互いに素な整数の個数 | ドリル1(標準)

注意事項

正の整数 n と1以上 n 以下の整数について考えます。n の異なる素因数を p_1, p_2, ..., p_k とすると、n と公約数が1だけの整数の個数は、

\[

\[ \varphi(n)=n\times\left(1-\frac{1}{p_1}\right)\times\left(1-\frac{1}{p_2}\right)\times\cdots\times\left(1-\frac{1}{p_k}\right) \]

\]

で求められます。


問題

次の n について、1以上 n 以下の整数のうち、n と公約数が1だけである整数の個数を求めなさい。

  1. n=60
  2. n=84
  3. n=90
  4. n=126
  5. n=180
  6. n=210

解答・解説

公式では、素因数分解したときの 異なる素数 だけを使います。

  1. 16個
    \[
    60=2^2\times3\times5
    \]
    異なる素因数は 2, 3, 5 なので、
    \[
    \varphi(60)=60\times\frac12\times\frac23\times\frac45=16
    \]
  2. 24個
    \[
    84=2^2\times3\times7
    \]
    \[
    \varphi(84)=84\times\frac12\times\frac23\times\frac67=24
    \]
  3. 24個
    \[
    90=2\times3^2\times5
    \]
    \[
    \varphi(90)=90\times\frac12\times\frac23\times\frac45=24
    \]
  4. 36個
    \[
    126=2\times3^2\times7
    \]
    \[
    \varphi(126)=126\times\frac12\times\frac23\times\frac67=36
    \]
  5. 48個
    \[
    180=2^2\times3^2\times5
    \]
    \[
    \varphi(180)=180\times\frac12\times\frac23\times\frac45=48
    \]
  6. 48個
    \[
    210=2\times3\times5\times7
    \]
    \[
    \varphi(210)=210\times\frac12\times\frac23\times\frac45\times\frac67=48
    \]
    2^2 や 3^2 のような指数があっても、公式に入れるのは素因数の種類 2, 3, ... を1回ずつです。