欧拉函数(φ函数・互质数个数)计算器

输入整数 N(1〜1,000,000),立即计算1到N之间与N互质的整数个数(欧拉函数 φ(N)),不仅给出答案,还显示质因数分解与计算公式。附带1〜100的φ(n)速查表,完全免费。

1〜100 的φ(n)速查表

汇总了1到100的每个整数的质因数分解与欧拉函数值的一览表。

N 质因数分解 φ(n)
1 1 1
2 2 1
3 3 2
4 2² 2
5 5 4
6 2 × 3 2
7 7 6
8 2³ 4
9 3² 6
10 2 × 5 4
11 11 10
12 2² × 3 4
13 13 12
14 2 × 7 6
15 3 × 5 8
16 2⁴ 8
17 17 16
18 2 × 3² 6
19 19 18
20 2² × 5 8
21 3 × 7 12
22 2 × 11 10
23 23 22
24 2³ × 3 8
25 5² 20
26 2 × 13 12
27 3³ 18
28 2² × 7 12
29 29 28
30 2 × 3 × 5 8
31 31 30
32 2⁵ 16
33 3 × 11 20
34 2 × 17 16
35 5 × 7 24
36 2² × 3² 12
37 37 36
38 2 × 19 18
39 3 × 13 24
40 2³ × 5 16
41 41 40
42 2 × 3 × 7 12
43 43 42
44 2² × 11 20
45 3² × 5 24
46 2 × 23 22
47 47 46
48 2⁴ × 3 16
49 7² 42
50 2 × 5² 20
51 3 × 17 32
52 2² × 13 24
53 53 52
54 2 × 3³ 18
55 5 × 11 40
56 2³ × 7 24
57 3 × 19 36
58 2 × 29 28
59 59 58
60 2² × 3 × 5 16
61 61 60
62 2 × 31 30
63 3² × 7 36
64 2⁶ 32
65 5 × 13 48
66 2 × 3 × 11 20
67 67 66
68 2² × 17 32
69 3 × 23 44
70 2 × 5 × 7 24
71 71 70
72 2³ × 3² 24
73 73 72
74 2 × 37 36
75 3 × 5² 40
76 2² × 19 36
77 7 × 11 60
78 2 × 3 × 13 24
79 79 78
80 2⁴ × 5 32
81 3⁴ 54
82 2 × 41 40
83 83 82
84 2² × 3 × 7 24
85 5 × 17 64
86 2 × 43 42
87 3 × 29 56
88 2³ × 11 40
89 89 88
90 2 × 3² × 5 24
91 7 × 13 72
92 2² × 23 44
93 3 × 31 60
94 2 × 47 46
95 5 × 19 72
96 2⁵ × 3 32
97 97 96
98 2 × 7² 42
99 3² × 11 60
100 2² × 5² 40

什么是欧拉函数

欧拉函数(totient 函数)φ(n) 表示1到 n 的整数中与 n 互素者共有多少个。互素是指最大公约数为1,也就是不含共同的素因数。例如 φ(9),即数出与9没有共同素因数的 1、2、4、5、7、8 这六个,故为6。

本工具只需填入整数 N 即可求出 φ(N),并且不仅给出答案,还会一并列出 **N 的素因数分解,以及由此导出 φ(N) 的计算式**。计算式为 φ(n) = n × Π(1 − 1/p),其中 p 为 n 的相异素因数。同一素因数无论作几次幂,在乘积中只出现一次,指数不影响结果。适用范围为1至1,000,000,并附有1至100的 φ(n) 速查表。

欧拉函数计算器的使用方法

  1. 输入整数 N 填入1以上1,000,000以下的整数。超出范围或非整数的值会给出错误提示。
  2. 读取 φ(N) 的值 输入的同时即显示1〜N 中与 N 互素的整数个数。
  3. 确认素因数分解 会显示 N 分解为哪些素数之积,可作为追溯 φ(N) 之值由来的线索。
  4. 循计算式追踪推导 会显示把实际素因数代入 φ(n) = n × Π(1 − 1/p) 后的算式,可直接用于手算的验算。
  5. 用速查表与其他值比对 下方列有1至100的 φ(n) 一览。诸如「为素数时等于 n − 1」这类规律,皆可用肉眼确认。

用好本工具的小技巧

  • 欧拉函数 φ(n)表示1到n之间与n互质的整数个数。例如 φ(9) = 6(1, 2, 4, 5, 7, 8 这6个数与9互质)。
  • 当n是质数p时,φ(p) = p − 1,因为除p自身外,1到p之间的所有数都与质数互质。
  • 当n是两个不同质数p、q的乘积时,φ(pq) = (p−1)(q−1),这一性质直接用于RSA加密的密钥生成。
  • 公式 φ(n) = n × Π(1 − 1/p) 是对n的所有不同质因数p的连乘积,质因数的指数不影响结果。
  • 本工具支持1〜1,000,000的范围,使用试除法进行质因数分解,可即时求出φ(n)。

欧拉函数派上用场的场景

数论的学习与作业验算

可确认手算所得的 φ(n) 是否正确。因并列显示素因数分解与计算式,不仅能查出答案之误,也能查出推导之误。

理解 RSA 加密的原理

RSA 以两个素数 p、q 之积 n = pq 作为公钥,而生成私钥则需要 φ(n) = (p−1)(q−1)。用小素数实际算一遍,便能具体把握这一关系。

验证欧拉定理

对与 n 互素的 a,a^φ(n) 除以 n 的余数为1,这便是欧拉定理。先求出 φ(n),即可用小数值实际试验其成立。

观察积性函数的性质

当 m 与 n 互素时,φ(mn) = φ(m)φ(n) 成立。把速查表中的值组合起来,即可确认此性质确实成立。

想查素因数分解本身时

若只需分解的结果,请使用素因数分解;若要判定是否为素数,请使用素数判定。

与欧拉函数相关的术语

欧拉函数(totient 函数)
指返回1到 n 的整数中与 n 互素者个数的函数。记作 φ(n),由18世纪的莱昂哈德·欧拉引入。
互素
指两个整数的最大公约数为1的状态,与「不含任何共同素因数」同义。
素因数分解
指把整数写成素数之积的形式。因 φ(n) 仅由 n 的相异素因数决定,故此分解即为计算的起点。
积性函数
指对互素的 m 与 n 满足 f(mn) = f(m)f(n) 的函数。φ 具有此性质,这也正是可把大数的 φ 按素因数分开求得的缘由。
欧拉定理
指对与 n 互素的整数 a,a 的 φ(n) 次幂除以 n 的余数必为1的定理。限定于素数的情形即为费马小定理。
RSA 加密
指以两个大素数之积作为公钥的公钥加密。私钥的计算需要 φ(n),而若无法把 n 素因数分解便无从求得 φ(n),这正是其安全性的依据之一。

常见问题

除了作为数论的基础理论外,它在密码学中也扮演核心角色,尤其是RSA加密的密钥生成。RSA加密计算私钥时会用到 φ(n) = (p−1)(q−1) 的值。

按照惯例,规定 φ(1) = 1。虽然「与1互质且不超过1的整数」只有1本身,但为了保持函数作为「乘法函数」的一致性,数学上标准做法是定义φ(1) = 1。

是的。质数p除了1和p自身外没有其他约数,因此1到p之间除p以外的所有数都与p互质,即 φ(p) = p − 1。

RSA加密将两个大质数p、q的乘积 n = pq 作为公钥的一部分。计算私钥需要 φ(n) = (p−1)(q−1) 的值,但若不能对n进行质因数分解就无法求出φ(n),大数分解的困难性正是RSA加密安全性的基础。
工具君

闲话 ― 18世纪欧拉发现的「互质计数」函数

欧拉函数(φ函数)据称是18世纪瑞士数学家莱昂哈德·欧拉在1763年前后提出的,最初是在将费马小定理推广到合数的过程中被研究的。如今通用的符号φ(phi)是后来的数学家整理记号体系后才固定下来的。

「统计互质数」看似朴素,但φ(n)有许多优美的性质。例如,将n的所有约数d的φ(d)相加,结果必然等于n本身(Σφ(d) = n),这是初等数论中的一个基本恒等式。

如今,φ(n)在RSA加密中扮演着不可或缺的角色。RSA加密使用两个大质数p、q的乘积 n = pq 作为公钥的一部分,而计算私钥则需要 φ(n) = (p−1)(q−1) 的值。只要无法对n进行质因数分解就无法求出φ(n)(至少目前已知的算法如此),这正是RSA加密安全性的基础之一。