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Bild der Phi-Funktion

Universität / Fachhochschule

Tags: Bild, phi-funktion, Potenz von 2

 
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Haseandreas

Haseandreas aktiv_icon

14:48 Uhr, 10.12.2022

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Liebe Mathefreunde, ich möchte zeigen, für welche natürlichen Zahlen n außer Zweierpotenzen das Bild der Eulerschen Phi-Funktion eine Zweierpotenz ist und dies beweisen.
Ich habe zahlreiche Urbilder von Zweierpotenzen betrachtet und folgende Muster von n gefunden, die passen:
3 - 6 - 12 - 24 usw.
5 - 10 - 20 - 40 usw.
15 - 30 - 60 - 120 - 240 usw.
17 - 34 - 68 - 136 usw.
51 - 102 - 204 usw.
... (hier geht es weiter mit weiteren Reihen)

Die Zahlen verdoppeln sich also jeweils. wenn ich diese Zahlen in Primfaktoren zerlege komme ich auf
3*2^n
5*2^n
3*5*2^n
17*2^n
3*17*2^n

Ich habe stundenlang versucht, eine Vorschrift dafür zu identifizieren. für die ersten vier Reihen gelingt mir das auch: 2^(2^n)-1 mod 2^(2^n)-1 oder 2^(2^n)+1 mod 2^(2^n)+1. aber das passt nicht für die weiteren Reihen.
Wer hat Lust, mir bei diesem Problem zu helfen?
VG
Haseandreas

Online-Nachhilfe in Mathematik
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HAL9000

HAL9000

14:59 Uhr, 10.12.2022

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Das ganze hängt natürlich mit den Fermat-Zahlen ( de.wikipedia.org/wiki/Fermat-Zahl ) zusammen. Sei A die Menge aller Fermat-Zahlen, die prim sind, dann erfüllen genau die Zahlen

2npBp für n0 sowie endliche B mit BA

deine Bedingung. Bislang ist noch nicht bewiesen, wie A aussieht, auch wenn A={3,5,17,257,65537} vermutet wird, d.h. Fn für alle n5 NICHT prim ist.
Haseandreas

Haseandreas aktiv_icon

15:36 Uhr, 10.12.2022

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Vielen Dank :-). Das Produktzeichen bezieht sich dann also auf ausgewählte Fermatzahlen. Von einem Faktor wie 3 oder 5 oder 17 ... oder einer Kombination aus diesen?
Nur wie kann man das beweisen? Meine Bastelei ist ja nicht mathematisch korrekt.
HG
Haseandreas
Antwort
HAL9000

HAL9000

15:38 Uhr, 10.12.2022

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Streng logisch deduziert: Sei m eine Zahl mit φ(m)=2k. Wegen

φ(ipiri)=ipiri-1(pi-1)

folgt unmittelbar

1) Alle ungeraden Primteiler pim haben Exponent ri=1, da im Fall ri2 die Teilbarkeit piφ(m) zu pi2k und damit einem Widerspruch führt.

2) φ(pi)=pi-1 muss selbst Zweierpotenz sein, d.h., es muss pi=2+1 gelten. Nun darf aber keinen ungeraden Teiler q>1 enthalten: Denn falls q ein solcher Teiler wäre, dann wäre t=2q+1 ein Teiler von pi (bitte selbst überlegen!!!), was wegen 1<t<pi ein Widerspruch zur Primalität von pi ist. Daher muss eine Zweierpotenz sein und somit pi eine prime Fermat-Zahl.

Frage beantwortet
Haseandreas

Haseandreas aktiv_icon

16:04 Uhr, 11.12.2022

Antworten
Danke, ich habe es komplett verstanden - auch die kleine Zwischenbehauptung beweisen können.
Ich wünsche einen schönen dritten Advent.
VG Haseandreas
Frage beantwortet
Haseandreas

Haseandreas aktiv_icon

16:04 Uhr, 11.12.2022

Antworten
Danke, ich habe es komplett verstanden - auch die kleine Zwischenbehauptung beweisen können.
Ich wünsche einen schönen dritten Advent.
VG Haseandreas