莫比乌斯反演

发布时间 2023-12-09 16:13:41作者: Aria_Math

定义

莫比乌斯函数:

\[\mu(n) = \begin{cases} 1 ~~~~~~~~~~~~~~\text{(n = 1)} \\ 0 ~~~~~~~~~~~~~~\text{(n 存在完全平方因子)} \\ (-1)^ {\omega(n)} ~~\text{(otherwise)} \end{cases}\]

狄利克雷卷积:

\[(f*g)(n)=\sum_{d|n}f(d)g(\frac{n}{d}) \]

式子

  • \[\sum_{d|n}\mu(d) = [n=1] \]

    证明:设 \(n\) 的本质不同质因子为 \(p_1,p_2,...,p_k\),则选同一个数超过两次 \(\mu = 0\),每个数只选一次则 \(\sum_{i=0}{n \choose 2i} = \sum_{i=0}{n \choose 2i+1}\)

    从中也可看出 \(\mu\)\(1\) 的逆元。

  • \[\sum_{d|n}\phi(d)=n \]

  • \[\sum_{d|n}d\mu(\frac{n}{d})=\phi(n) \]

    证明:考虑 \(\phi * 1 = Id\),两边同时乘 \(\mu\) 则有 \(Id * \mu = \phi\)

  • $f(n)=\sum_{d|n}g(d) \iff g(n) = \sum_{d|n}\mu(d)f(\frac{n}{d}) $

    证明:\(f = g * 1 \iff f * \mu = g\)