小编: 针对Euler函数φ(n)与函数ω(n)混合的形如φ(n)=2ω(n)q1ω(nq2ω(n))…qkω(n)的方程的可解性,其中q1,q2,…,qk为互异的奇素数,提出了方程φ(n)=2ω(n5ω(n))的可解问题,利用Euler函数φ(n)与函数ω
数论函数是一类重要的函数,研究数论函数方程的可解性是数论研究的一类重要课题[1].对于任一正整数n,令φ(n)为欧拉函数,它是数论中一个重要的函数之一[2].对于包含欧拉函数的方程研究内容十分丰富,如文献[3,4,5,6,7].令ω(n)表示正整数n的相异质因数个数函数.对于包含函数φ(n)与ω(n)的方程的可解性问题研究有着不少的成果.文献[8]给出了方程φ(n)=2ω(n)的全部整数解;文献[9]讨论了方程φ(φ(n))=2ω(n)的可解性,并给出了其全部整数解;文献[10]讨论了方程φ(φ(φ(n)))=2ω(n)的可解性,并给出了全部整数解;文献[11]给出了方程φ(n)=2ω(n)3ω(n)的全部整数解;文献[12]讨论了方程φ(φ(n))=2ω(n)3ω(n)的奇数解的情况;文献[13]讨论了方程φ(n)=2ω(n)3ω(n)5ω(n)的可解性问题.本文将讨论方程:
的可解性,利用欧拉函数的有关性质以及初等方法,给出了该方程的一切整数解.
1主要结论及其证明
定理1式(1)有正整数解n=1,11,202,250,2222,2510,2750,3012,3750,27610,37650,41250,414150.
证明显而易见,n=1是式(1)的整数解;当n≥2,设n=2δP1δ1P2δ2…Pkδk是正整数n的标准分解式,其中δ是一非负整数,δi是正整数,Pi是互不相同的奇素数,i=1,2,…,k.
如若δ=0,则ω(n)=k,由式(1)有;若δ≠0,则ω(n)=k+1,由式(1)有
对于式(2),若δ≥3,则.因此,结合δ=0与δ≠0的情况,此时只需考虑0≤δ≤2.
由于Pi(i=1,2,…,k)是互不相同的单质数,当ω(n)≥1时正整数2ω(n)5ω(n)只有这5个单质因数,因此δi中有且只有1个可能满足δi≥2.便于讨论,不妨假定δ1可满足δ1≥2,且δi=1,i=2,…,k,则n=2δP1δ1P2…Pk.因此,如若δ=0,根据式(1)有;如若δ≠0,根据式(1)有
情况1δ=0.
当k=1,有P1δ1-1(P1-1)=2×5.当δ1=1,有P1=11,因此n=11是式(1)的1个整数解;当δ1≥2,此时式(1)无解.

当k=2,有P1δ1-1(P1-1)(P2-1)=22×52.如若δ1=1,有(P1-1)(P2-1)=22×52,此时式(1)无解;如若δ1≥2,则P1=5,此时式(1)无解.
当k=3,有P1δ1-1(P1-1)(P2-1)(P3-1)=2353.如若δ1=1,则;由于P1,P2,P3是3个互不相同的单质数,因此是3个不同的正整数,并且都是5β的形式,其中β是一非负整数,经计算可得,此时式(1)无解;同理可得,当δ1≥2时,式(1)也是无解的.
当k≥4,有.如若δ1=1,则;由于P1,P2,…,Pk是k个互不相同的单质数,因而,…,是k个不同的正整数,并且是5β的形式,其中β是一非负整数,因此
而当k≥4时,有50+1+…+(k-1)=50×51×…×5k-1>5k,此时式(1)无解;同理可得,当δ1≥2时式(1)也是无解的.
情况2δ≠0.
情况2.1δ=1,则n=2P1δ1P2…Pk.
情况2.1.1当k=1,有P1δ1-1(P1-1)=2252.如若δ1=1,则P1-1=22×52,因而P1=101,则n=2×101=202是式(1)的1个整数解;如若δ1=2,则P1(P1-1)=22×52,显然,不存在单质数满足P1(P1-1)=22×52,因而此时式(1)无解;如若δ1=3,则P12(P1-1)=22×52,因而P1=5,则n=2×53=250是式(1)的1个整数解;而当δ1≥4时,式(1)是无解的.
情况2.1.2当k=2,有
如若δ1=1,则(P1-1)(P2-1)=23×53,P1=5,P2=251或P1=11,P2=101,因而n=2×5×251=2510与n=2×11×101=2222是式(1)的2个整数解;如若δ1=2,则P1=5,P2=51,但P2=51不是质数,因而此时式(1)无解;如若δ1=3,则P1=5,P2=11,因而n=2×53×11=2750是式(1)的1个整数解;如若δ1=4,则P1=5,P2=3,因而n=2×54×3=3750是式(1)的1个整数解;如若δ1≥5,则方程P1δ1-1(P1-1)(P2-1)=2353无解,因而此时式(1)无解.
情况2.1.3当k=3,有
情况2.1.4当k=4,有
情况2.1.5当k=5,有
当δ1=1时,有,此时式(1)无解;类似地,可得当δ1≥2时式(1)也无解.
情况2.1.6当k≥6,有
当δ1=1时,有.由于P1,P2,…,Pk的对称与差异性,则
而当k≥6时,有,因此可得此时式(1)无解;类似地,可得到当δ1≥2时,式(1)也无解.
情况2.2当δ=2,则n=22P1δ1P2…Pk.
情况2.2.1当k=1,有P1δ1-1(P1-1)=2×52.
当δ1=1时,有P1-1=2×52,则P1=51.由于51不是质数,此时式(1)无解;当δ1=2时,有P1(P1-1)=2×52,不存在单质数P满足P1(P1-1)=2×52,此时式(1)无解;当δ1≥3时,有P12(P1-1)=2×52,可得此时式(1)无解.
情况2.2.2当k=2有P1δ1-1(P1-1)(P2-1)=2253.
当δ1=1时,有(P1-1)(P2-1)=2253,有P1=3,P2=251,则n=22×3×251=3012是式(1)的1个整数解;当δ1≥2时,有P1δ1-1(P1-1)(P2-1)=2253,可得此时式(1)无解.
情况2.2.3当k=3,有
情况2.2.4当k≥4有
当δ1=1时,有
可得此时式(1)无解;类似地,可得到当δ1≥2时,式(1)也无解.
综合以上的讨论,可得本文的定理1.证毕.
2结束语
对于包含函数φ(n)和函数ω(n)的形如的可解性问题,其中q1,q2,…,qk为互异的奇素数,本文利用Euler函数φ(n)与ω(n)的有关性质以及初等方法,给出了当k=1,q1=5时方程的所有正整数解,而对于k与q1,q2,…,qk取其他任意正整数时,也可利用本文的方式与方法进行讨论.
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