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含有2个不同素因子的k-盈不完全数

2022-01-19王爱钧廖群英

关键词:质数正整数情形

王爱钧,廖群英

(四川师范大学 数学科学学院,四川 成都 610066)

1 序言及主要结果

σ(n)是正整数n的全部正因数之和.当σ(n)=2n时,称n 为perfect 数(完全数)[1-8].2012 年,Pollack等[9]基于偶完全数的判别条件,给出了nearperfect数(盈完全数)的概念:若D1={d1:d1|n,1≤d1≤n},则存在d∈D1-{n},使得σ(n)=2n +d,此时称n为盈完全数且d 为冗余因子.2013 年,Ren等[10]确定了含有2 个不同素因子的全部盈完全数.Tang等[11]证明了不存在含有3 个不同素因子的奇盈完全数.2016 年,Tang等[12]证明了含有4个不同素因子的奇盈完全数有且仅有一个,即为34·72·112·192.与函数σ 的定义类似,设p 为质数,α 为正整数,对于每个素数方幂pα,Iannucci[13]定义了一个可乘函数

并规定ρ(1)=1.2013 年,Toth[14]指出函数ρ 具有双重性质.Wei 等[15]以及McCarthy[16]对ρ 进行了相关的研究.若kρ(n)=n(k∈Z+),则n 被称作kimperfect数(k-不完全数);进而,对一个冗余因子d,称满足kρ(n)=n +d 的n 为k-near-imperfect 数(k-盈不完全数).特别地,k =2 时,则简称为imperfect数(不完全数)以及near-imperfect 数(盈不完全数).本文研究方程

对于n只含有2 个不同素因子的情况下,给出方程(1)的全部解.假设),冗余因子,其中,p1<p2,0≤γ1≤α1,0≤γ2≤α2且γ1+γ2<α1+α2.由(1)式可得

定理1.1若k =3,则(1)式的全部解为

引理1.2若k =4,则(1)式仅有解(n,d)=(2·3,2).

2 主要结果的证明

为证明主要结果,需要以下引理.

引理2.1(卡塔兰猜想)[17]不定方程xa-yb=1 仅有一组大于1 的正整数解

定理1.1 的证明当k =3 时,由p1≥3 及(2)式的推导形式可得

矛盾,故p1=2,相应的,其中p2为奇质数.现分如下4 种情况.

若γ2=0,则(4)式即为

故p2|3 +2γ1.由γ1≤α1=1,可知γ1=0 或1.当γ1=0时,得p2|4,此与p2为奇质数相矛盾;当γ1=1 时,得p2|5.由p2为奇质数,故p2=5,即(4)式为3· 5α2=15,得α2=1,即n =2·5 且d =2.经验证其为(2)式的解.

若γ2≠0,此时由(4)式可知p2|3,故p2=3.从而3γ2(3α2-γ2-3·2γ1-2γ1)=3,故γ2=1,即3α2-1-2γ1+2=1.由引理2.1 可知γ1=1,α2=3,即n =2·33且d =2·3.经验证其为(2)式的解.

2)若α1≥3,则(3)式两边同时除以可得

矛盾.从而p2≤5,又p2为奇质数,则p2=3 或5.故

若p2=3,则g(3)=.由(5)式可知D≥2·32,此时

由α1≥3,得α2=1.于是由(3)式可得

故γ1=1,则由(6)式可得2α1-1-3γ2=1.故由引理2.1 可知,当γ2=0 时,得α1=2,与2α1矛盾;当γ2=1 时,得α1=3,即n =23·3 且d =2·3.经验证其为(2)式的解.

由α1≥3,得α2=1 且α1=3.于是由(3)式可得2γ15γ2=20,故γ1=2 且γ2=1,即n =23·5 且d =22·5.经验证其为(2)式的解.

情形2当2α1且2|α2时,由(2)式可得

1)若α1=1,则由(7)式可得

若γ2=0,则(8)式即为

故p2|3 -2γ1.由γ1≤α1=1,可知γ1=0 或1.当γ1=0时,得p2|2,此与p2为奇质数相矛盾;当γ1=1 时,得p2|1,此与p2为奇质数相矛盾.

若γ2≠0,此时由(8)式可知p2|3,故p2=3.从而3γ2(2γ1+3·2γ1-3α2-γ2)=3,故γ2=1,即2γ1+2-3α2-1=1.由引理2.1 可知γ1=0,α2=2,即n =2·32且d =3.经验证其为(2)式的解.

2)若α1≥3,则(7)式两边同时除以可得

矛盾.从而p2≤3,又p2为奇质数,则p2=3.由(9)式得

得D =22·3.故α1=γ1+1 且α2=γ2,则由(9)式可得

即2α1+1-3α2+1=1.由引理2.1 可知,α2=0 且α1=1,与α1≥3 矛盾.

情形3当2|α1且2|α2时,由(2)式可得

矛盾.从而p2≤3,又p2为奇质数,故p2=3.若2α1-γ13α2-γ2≥3,则由(11)式得

矛盾.故2α1-γ13α2-γ2≤2,即α1-γ1=1 且α2-γ2=0,则由(10)式可知

情形4当2|α1且2α2时,由(2)式可得

矛盾.从而p2≤3,又p2为奇质数,故p2=3.若2α1-γ13α2-γ2≥4,则由(13)式得

矛盾.故2α1-γ13α2-γ2≤3,即α1-γ1=1 且α2-γ2=0,或者α1-γ1=0 且α2-γ2=1.

若α1-γ1=1 且α2-γ2=0,则由(12)式可知(2α1+1+1)(3α2+1-1)=4(2α13α2+2α1-13α2),即3α2+1-2α1+1=1,由引理2.1 可知α2=1 且α1=2,即n =22·3 且d =2·3.经验证其为(2)式的解.

若α1-γ1=0 且α2-γ2=1,则由(12)式可知(2α1+1+1)(3α2+1-1)=4(2α13α2+2α13α2-1),即2α1+1(3α2-1-1)+(3α2+1-1)=0,矛盾.

综上可知,定理1.1 得证.

定理1.2 的证明当k =4 时,由p1≥3 及(2)式的推导形式可得

矛盾,故p1=2,相应的,其中p2为奇质数.现分如下4 种情况.

情形1当2α1且2α2时,由(2)式可得

1)若α1=1,则由(14)式可得

若γ2=0,则(15)式即为

故p2|4 +2γ1.由γ1≤α1=1,可知γ1=0 或1.当γ1=0时,得p2|5,由p2为奇质数,故p2=5,即(15)式为8·5α2=10,矛盾.当γ1=1 时,得p2|6,由p2为奇质数,故p2=3,即(15)式为3α2=3,则α2=1,即n =2·3 且d =2.经验证其为(2)式的解.

若γ2≠0,此时由(15)式可知p2|4,此与p2为奇质数相矛盾.

2)若α1≥3,则(14)式两边同时除以可得

矛盾.

情形2当2α1且2|α2时,由(2)式可得

1)若α1=1,则由(16)式可得

若γ2=0,则上式即为2γ1p2-(2p2-2)=4 -2γ1,故p2|4 -2γ1.由γ1≤α1=1,可知γ1=0 或1.当γ1=0 时,得p2|3,由p2为奇质数,故p2=3.即(17)式为4·3α2=0,矛盾;当γ1=1 时,得p2|2,此与p2为奇质数相矛盾.

若γ2≠0,此时由(17)式可知p2|4,此与p2为奇质数相矛盾.

2)若α1≥3,则(16)式两边同时除以可得

矛盾.

情形3当2|α1且2|α2时,由(2)式可知

情形4当2|α1且2α2时,由(2)式可知

矛盾.

综上可知,定理1.2 得证.

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