狄利克雷卷积计算器
数论函数也有自己的「乘法」:对每个因子配对求和。μ 是 1 的逆元、φ 和 1 卷起来还原 n——整个积性函数世界就是一台交换机。
什么是狄利克雷卷积计算器?

狄利克雷卷积是什么?(f∗g)(n) = Σ_{d|n}f(d)g(n/d)——把 n 的每个因子 d 处的 f(d) 与「补因子」n/d 处的 g 配对求和。Peter Gustav Lejeune Dirichlet 1837 年在研究 L 级数时系统使用。
三大恒等式是什么?① 1∗1 = τ(约数个数);② μ∗1 = ε(μ 与常数 1 卷积得单位元——μ 是 1 的卷积逆);③ φ∗1 = id(Σ_{d|n}φ(d) = n)。本工具对任意 n 数值验证后两条。
「积性函数的交换机」什么意思?积性函数(f(mn) = f(m)f(n),m⊥n)在卷积下封闭且交换结合——构成交换幺半群,μ 可逆使其成群。Möbius 反演 f = g∗1 ⇔ g = f∗μ 就是「除以 1」。
μ∗φ 是什么?(μ∗φ)(n) = Σμ(d)φ(n/d):积性卷积仍积性,素数幂处 (μ∗φ)(pᵏ) = pᵏ−2p^{k−1}+p^{k−2}(k≥2)、(μ∗φ)(p) = p−2——它是「φ 的二阶差分」,与原根判别等深水问题挂钩。
(f∗g)(n) = Σ_{d|n} f(d)·g(n/d);单位元 ε(n) = [n=1]
积性函数在卷积下成阿贝尔群:μ = 1⁻¹、id = φ∗1、τ = 1∗1、σ = id∗1
如何使用狄利克雷卷积计算器
- 1
输入 n(1–100000)。
- 2
点击「计算」,枚举全部因子并求四组卷积值。
- 3
核对 φ∗1 = id(必须恰好等于 n)与 μ∗1 = ε(n>1 时为 0)。
- 4
试 n = 30(最大素因子 squarefree)与 n = 12(含平方因子)感受 μ 的开关效应。
计算示例
例 1例:n = 12
因子 {1,2,3,4,6,12}:τ(12) = 6;Σμ(d) = 1−1−1+0+1+0 = 0(12 非 squarefree,μ∗1 = ε ✓);Σφ(d) = 1+1+2+2+2+4 = 12 = n ✓;(μ∗φ)(12) = 4−2−2+1 = 1 = (μ∗φ)(4)·(μ∗φ)(3) = 1·1(积性)。
注意事项
μ∗1(n) = Σ_{d|n}μ(d) 恒等于 [n = 1]:n 有任何平方因子即 0,否则 (−1)^ω 求和相消——「ε 判据」是 μ 定义的核心卖点。
φ∗1 = id 的另一面:φ(n) = n·Σμ(d)/d = n∏(1−1/p)——欧拉公式就是 Möbius 反演的实例。
本工具按定义枚举因子求卷积(O(√n) 枚举 + 每因子试除);生产级代码用线性筛 O(n) 预处理全表。
(μ∗φ) 无惯用名但完全积性可查:n = p²q 时 (μ∗φ)(n) = (p−1)²(q−2)?代入 p=2,q=3 得 1·1 = 1 与 12 一致——可用积性快速心算。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-09-20
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Calcton. 狄利克雷卷积计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/dirichlet-convolution, 2026-09-20.
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参考来源与更新说明
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最后更新:2026-09-20。
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