З функцією дільників тісно пов'язана суматорна функція дільників, яка, як випливає з назви, є сумою функції дільників.
Функція сума додатних дільників σx(n) для дійсного або комплексного числа x визначається як сумаxстепенів додатних дільників числа n. Функцію можна виразити формулою
де означає «d ділить n».
Найважливішими частковими випадками є x = 0 і x = 1. Для позначення σ0(n) або функції кількості дільників використовуються також позначення d(n), ν(n) и τ(n) (від німецького Teiler = дільник) [1][2]. У цьому випадку функція має просту геометричну інтерпретацію: σ0(n) = d(n) дорівнює кількості точок (x, y) з цілими координатами у «правому верхньому квадранті», що лежать на гіперболіxy = n.
Якщо x дорівнює 1, функція називається сигма-функцією або сумою дільників[3] і індекс часто опускається, так що σ(n) є еквівалентним σ1(n) [4].
Пов'язаною з σ(n) є функція s(n), що є рівною сумі власних дільників (тобто дільників, за винятком самого n) [5], тобто s(n) = σ1(n) - n.
Наприклад, σ0(12) — кількість дільників числа 12:
тоді як σ1(12) — сума всіх дільників:
і сума s(12) власних дільників є рівною:
Більше інформації n, Дільники ...
n
Дільники
σ0(n)
σ1(n)
s(n) = σ1(n) − n
Коментарі
1
1
1
1
0
квадрат: значення σ0(n) є непарним; степінь 2: s(n) = n − 1 (майже досконале)
2
1,2
2
3
1
просте: σ1(n) = 1+n, так що s(n) =1
3
1,3
2
4
1
просте: σ1(n) = 1+n, так що s(n) =1
4
1,2,4
3
7
3
квадрат: σ0(n) є непарним; степінь 2: s(n) = n − 1 (майже досконале)
Для цілих, які не є квадратами, кожен дільник d числа n має пов'язаний дільник n/d, і тому для таких чисел завжди є парним. Для квадратів один дільник, а саме , не має пари, так що для них завжди є непарним числом.
Якщо — взаємно прості натуральні числа, і , то , де і і до того ж такий запис є єдиним (з точністю до порядку множників). Навпаки, якщо і , то . Тому , тобто .
Натомість, наприклад, і тому .
Якщо записати
,
де r = ω(n) — кількість простих дільників числа n, pi — i-й простий дільник, а ai — максимальний степінь pi, на який ділиться n, то з мультиплікативності функції дільників отримуємо:
Якщо у попередній формулі взяти x = 0, отримаємо, що d(n) є рівним:
Приклад, число n = 24 має два простих дільники — p1 = 2 і p2 = 3. Оскільки 24 — добуток 23×31, то a1 = 3 і a2 = 1.
Тепер можна обчислити :
Вісім дільників числа 24 — 1, 2, 4, 8, 3, 6, 12 і 24.
Функція s(n) використовується для означення досконалих чисел — для них s(n) = n. Якщо s (n) > n, то n називається надлишковим, а якщо s(n) < n, то n називається недостатнім.
Якщо n — степінь двійки, тобто , то і s(n) = n-1, що робить nмайже досконалим.
Як приклад, для двох простих p і q (де p < q), нехай
Дійсно можна вибрати таке ціле число , що і позначаючи — k-те по величині просте число можна ввести числа для . Тоді з формули кількості дільників через розклад на добуток простих чисел , де — константа, що не залежить від . Позначивши з попередньої нерівності отримаємо
З іншого боку функція кількості дільників задовольняє нерівність[11]
Завдання покращити границю в цій формулі називається проблемою Діріхле про дільники.
Швидкість росту суми дільників
Поведінка сигма функції є нерівномірною. Асимптотичну швидкість росту сигма функції можна виразити формулою:
Цей результат називається теоремоюГронвала (Gronwall) і був опублікований у 1913 році [12]. Його доведення використовує третю теорему Мертенса, яка стверджує, що
У 1984 році Гай Робін довів, що нерівність є вірною для всіх n ≥ 5041 в тому і тільки в тому випадку, якщо гіпотеза Рімана є вірною [14]. Це твердження називається теоремою Робіна.
Найбільше відоме число, що порушує нерівність Робіна — n = 5040. Якщо гіпотеза Рімана вірна, то немає більших чисел, що порушують нерівність. Робін показав, що в разі помилковості гіпотези існує нескінченна кількість чисел n, що порушують нерівність, і відомо, що найменше з таких чисел n ≥ 5041 має бути надлишковим числом[15]. Було показано, що нерівність виконується для великих непарних вільних від квадратів чисел, і що гіпотеза Рімана еквівалентна виконанню нерівності для всіх чисел n, що діляться на п'ятий степінь простого числа [16]
Джефрі Лагаріас (Jeffrey Lagarias) в 2002 році довів, що гіпотеза Рімана еквівалентна твердженням
"Apostol Apostol, Tom M. (1976), Introduction to analytic number theory, Undergraduate Texts in Mathematics, New York-Heidelberg: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90163-3, MR 0434929, Zbl 0335.10001
Gronwall, Thomas Hakon (1913), «Some asymptotic expressions in the theory of numbers», Transactions of the American Mathematical Society 14: 113 -122, doi: 10.1090 / S0002-9947-1913-1500940-6
Robin, Guy (1984), «Grandes valeurs de la fonction somme des diviseurs et hypothese de Riemann», Journal de Mathematiques Pures et Appliquees, Neuvieme Serie 63 (2 ): 187-213, ISSN 0021-7824, MR 774171
YoungJu Choie, Nicolas Lichiardopol, Pieter Moree, Patrick Sole On Robin's criterion for the Riemann hypothesis 2007 Journal de theorie des nombres de Bordeaux, ISSN = 1246-7405, v19, issue 2, pages = 357-372
Lagarias, Jeffrey C. (2002) , «An elementary problem equivalent to the Riemann hypothesis», The American Mathematical Monthly 109 (6): 534-543, doi: 10.2307 / 2695443, ISSN 0002-9890, JSTOR 2695443, MR 19080
Apostol Apostol, Tom M. (1976), Introduction to analytic number theory, Undergraduate Texts in Mathematics, New York-Heidelberg: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90163-3, MR 0434929, Zbl 0335.10001
Bach, Eric; Shallit, Jeffrey, Algorithmic Number Theory, volume 1, 1996, MIT Press. ISBN 0-262-02405-5, see page 234 in section 8.8.