質數階乘

質數階乘

一般情况下,对于正整数n的一素数阶乘n#(或称作自然素数阶乘)也可以被定义为:[1][3]

n

#

=

i

=

1

π

(

n

)

p

i

=

p

π

(

n

)

#

{\displaystyle n\#=\prod _{i=1}^{\pi (n)}p_{i}=p_{\pi (n)}\#}

其中,π(n)是素数计数函数(OEIS数列A000720),表示小于或等于某个实数n的素数的个数。

它等于:

n

#

=

{

1

if

n

=

1

n

×

(

(

n

1

)

#

)

if

n

>

1

n

is prime

(

n

1

)

#

if

n

>

1

n

is composite

{\displaystyle n\#={\begin{cases}1&{\text{if }}n=1\\n\times ((n-1)\#)&{\text{if }}n>1\land n{\text{ is prime}}\\(n-1)\#&{\text{if }}n>1\land n{\text{ is composite}}\end{cases}}}

prime指素数,composite指合成数例如,12# 代表素数≤ 12:

12

#

=

2

×

3

×

5

×

7

×

11

=

2310

{\displaystyle 12\#=2\times 3\times 5\times 7\times 11=2310}

因为π(12) = 5,所以这个算式也可以写成:

12

#

=

p

π

(

12

)

#

=

p

5

#

=

2310

{\displaystyle 12\#=p_{\pi (12)}\#=p_{5}\#=2310}

前几个自然素数阶乘n#是:

1, 2, 6, 6, 30, 30, 210, 210, 210, 210, 2310, 2310不难发现当n为合成数时,n#的值总是与(n-1)#相同。例如上面提及的12# = p5# = 11#,因为12为合成数。

n#的自然对数是第一个切比雪夫函数(英语:Chebyshev function),记为

θ

(

n

)

{\displaystyle \theta (n)}

ϑ

(

n

)

{\displaystyle \vartheta (n)}

。[4]

素数阶乘n#的渐进递增为:

ln

(

n

#

)

n

{\displaystyle \ln(n\#)\sim n}

素数阶乘的概念可以用于证明素数是无限的。(参见证明黎曼ζ函数的欧拉乘积公式)

[注 3]

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