Lexikon der Mathematik: Eulersche φ-Funktion
Eulersche Funktion, zahlentheoretische Funktion, die wie folgt definiert werden kann.
Zu einer natürlichen Zahl m bezeichnet man mit φ(m) die Anzahl der zu m teilerfremden natürlichen Zahlen, die kleiner als m sind.
Es ist z.B. φ(6) = 2, da 1 und 5 die einzigen natürlichen Zahlen < 6 sind, die zugleich zu 6 teilerfremd sind, und φ(10) = 4.
Für eine Primzahl p ist φ(p) = p − 1, da eine Primzahl außer der 1 keine echten Teiler besitzt.
Für jedes m ist φ(m) die Ordnung der primen Restklassengruppe modulo m.
Euler führte 1760 die φ-Funktion ein; sie spielt eine Rolle bei seiner Verallgemeinerung des kleinen Satzes von Fermat zum Satz von Fermat-Euler.
Die Eulersche φ-Funktion ist eine multiplikative Funktion, d. h., es gilt φ(mn) = φ(m)φ(n), wenn m und n teilerfremd sind, und besitzt die geschlossene Darstellung
Interessant ist die Frage nach der Werteverteilung der φ-Funktion. Man bezeichne mit Vφ(n) die Eulersche Vielfachheit von n, d. h., Vφ(n) ist die Anzahl derjenigen natürlichen Zahlen m, die die Gleichung φ(m) = n erfüllen. Die Carmichaelsche Vermutung besagt, daß Vφ(n) ≠ 1 für alle n ∈ ℕ; Sierpinski vermutete, daß es zu jedem k ≥ 2 eine Zahl n ∈ ℕ mit Vφ(n) = k gibt. Beide Vermutungen sind noch offen.
Ein anderes Problem zur Werteverteilung ist die Frage nach der Asymptotik der Anzahlfunktion der Wertemenge von φ: Es bezeichne W(x) die Anzahl der Zahlen n ≤ x mit Vφ(n) ≥ 1; Ford konnte 1998 die Divergenzordnung von W(x) für x → ∞ durch eine komplizierte Funktion bestimmen.
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