經(jīng)典形式
設 定義在正整數(shù)集合上埃唯,如果:
稱作是
的和函數(shù)[1]琢蛤。
此時,無論 是什么蜂嗽,都有如下公式成立:
其中的 是一個數(shù)論函數(shù)苗膝,稱作莫比烏斯函數(shù)。
觀察這兩個式子植旧,前者由 求得
辱揭;后者反過來由
求得
。后者應用在求
比
容易的情況下病附,用和函數(shù)反過來求原函數(shù)问窃。這種過程一般稱作莫比烏斯變換或者莫比烏斯反演。
狄利克雷卷積
經(jīng)典表示方法雖然直接完沪,但是顯得繁瑣域庇。最常見的替代表示方案是使用狄利克雷卷積嵌戈。
設 都是定義在正整數(shù)集合上的函數(shù),他們的狄利克雷卷積是一個定義在同樣范圍內(nèi)的函數(shù)听皿,用
表示熟呛,滿足:
或者寫成:
其中 是正整數(shù)。
從定義中顯然可以看出 運算滿足的交換律:
[2]尉姨。也可以看出它滿足結(jié)合定律
庵朝。
下面取一些特殊函數(shù)做狄利克雷卷積。
設 在
時為 1啊送,否則為 0偿短。那么
。
設 馋没,那么
昔逗,是
的和函數(shù)。
用狄利克雷卷積篷朵,莫比烏斯反演可以這樣表達:
如果
勾怒,那么
。
莫比烏斯函數(shù)
在上面的反演表達中声旺,如果令 笔链,那么得到:
這個表達式是對 更直接的描述。如果
滿足
腮猖,那么輕松可以證明
:
鉴扫。所以,證明莫比烏斯反演成立的工作量澈缺,也就只有根據(jù)
求出
的工作量坪创。