10 votos

Demuestre que no hay ningún número entero n con $\phi(n)$ = 14

Hice la siguiente prueba y me preguntaba si es válida. Se siente mal porque no probé realmente el caso cuando supuestamente $n$ no es primordial, pero no dude en corregirme.

Supongamos que existe $n$ tal que $\phi(n) = 14$ . Supongamos que $n$ es primo. Entonces $\phi(n) = n-1$ . Entonces aquí, n-1 = 14, por lo que n = 15. Sabemos, ya que la función totiente de Euler es multiplicativa, que $\phi(xy)$ = $\phi(x)\phi(y)$ Así que $\phi(15) = \phi(3)\phi(5)$ pero por desgracia $\phi(3)\phi(5) = 2\cdot4 = 8 \ne 14$ . Si $n$ no es primo se sigue un argumento similar ya que sabemos entonces que $n$ debe estar compuesto por números primos por el teorema de la factorización de los primos.

24voto

Anthony Shaw Puntos 858

Si un primo $p\mid n$ entonces $p-1\mid\phi(n)$ . Si $\phi(n)=14$ entonces, como los divisores de $14$ son $\{1,2,7,14\}$ , $p\in\{2,3\}$ . Así, $n=2^a3^b$ y $\phi(n)$ es de la forma $2^j3^k$ . Sin embargo, no hay ningún factor de $7$ en $2^j3^k$ .

10voto

Oli Puntos 89

Respondemos a la pregunta, pero de una forma demasiado enrevesada para el ejemplo numérico concreto del post. Demostramos el siguiente resultado.

Lema: Si $\varphi(n)=2q$ , donde $q$ es un primo impar, entonces $2q+1$ es primo.

Una consecuencia inmediata es que no podemos tener $\varphi(n)=14$ . Para entonces $q=7$ pero $2q+1$ no es primo.

Ahora demostramos el lema. Supongamos que $\varphi(n)=2q$ . Dividimos el análisis en casos.

Caso $1$ : Quizás $n=2^km$ , donde $k\ge 3$ y $m$ es impar. Entonces, por la multiplicidad de $\varphi$ tenemos $\varphi(n)=\varphi(2^k)\varphi(m)$ . Esto es imposible, ya que $\varphi(2^k)=2^{k-1}$ que es divisible por $4$ . Pero $2q$ no es divisible por $4$ .

Caso $2$ : Quizás $n=4m$ , donde $m$ es impar. Entonces $\varphi(n)=2\varphi(m)$ . Desde $2q$ es dos veces un número impar, se deduce que $\varphi(m)$ es impar. Esto sólo es posible para un número impar $m$ si $m=1$ . Pero entonces $\varphi(m)=2\ne 2q$ .

Caso $3$ : Quizás $n=2m$ o $n=m$ , donde $m$ es un número impar. En cualquier caso, $\varphi(n)=\varphi(m)$ .

Supongamos que $m$ puede ser factorizado como un producto $st$ , donde $s$ y $t$ son relativamente primos, y ninguno de los dos $s$ ni $t$ es igual a $1$ . Entonces $\varphi(s)$ y $\varphi(t)$ son pares, por lo que $\varphi(m)$ es divisible por $4$ . Pero $2q$ no lo es, por lo que no podemos tener $\varphi(m)=2q$ .

Queda por tratar el caso en el que $m$ es una potencia prima, tal vez igual a $1$ . Si $m=1$ entonces $2q=2$ no dos veces un primo impar.

Supongamos ahora que $m=p^k$ , donde $p$ es un primo impar, y $k\ge 1$ . Entonces $\varphi(m)=p^{k-1}(p-1)$ . Esto puede ser dos veces un primo impar en $2$ maneras: (i) $k=1$ y $p-1$ es dos veces un primo impar, o (ii) $p=3$ y $k=2$ .

En el caso (i), $2q=p-1$ Así que $2q+1$ es primo. En el caso (ii), $2q=6$ Así que de nuevo $2q+1$ es primo.

-1voto

Improve Puntos 443

Esto no se sostiene. ¿De qué tipo de argumento similar está hablando entonces?

Puede utilizar el hecho de que $\phi$ es multiplicativo. Supongamos que $n = p_1^{a_1}p_2^{a_2}...p_t^{a_t}$ entonces $\phi(p_1^{a_1}p_2^{a_2}...p_t^{a_t})$ $\phi(p_1^{a_1})\phi(p_2^{a_2})...\phi(p_t^{a_t}) = 2 \cdot 7 = 1 \cdot 14$

Usa esto para llegar a una contradicción.

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