Função de Möbius

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A clássica função de Möbius μ(n) é uma função multiplicativa na Teoria dos Números e Análise Combinatória. Tem esse nome em homenagem ao matemático alemão August Ferdinand Möbius, que foi o primeiro a defini-la em 1831.

Definição

A função de Möbius.

Denotada por μ(n), a função de Möbius possui em seu domínio de definição todos os números naturais e sua imagem possui três elementos: -1, 0, e 1. Uma maneira simples de regrar a relação entre os elementos do domínio e da imagem é a seguinte:

  • μ(n) = 0 se n tem como divisor um outro número natural ao quadrado
  • μ(n) = 1 se n não tem como divisor um outro número natural ao quadrado e é decomposto em uma quantidade par de números primos
  • μ(n) = -1 se n não tem como divisor um outro número natural ao quadrado e é decomposto em uma quantidade ímpar de números primos

Ainda define-se μ(1) = 1. O valor μ(0) é geralmente deixado indefinido. O software Maple define-o como sendo -1. Assim, pode-se condensar a definição da função por meio do regramento a seguir.

Dado     ou     (vide Teorema Fundamental da Aritmética), tem-se     tal que

Conforme a definição dada acima, para estabelecer o valor de μ(n) faz-se necessário conhecer a fatoração de n, o que por vezes dificulta muito o cálculo da função. Contudo há uma forma alternativa de definição de μ(n), pela qual não se precisa conhecer os fatores primos de n, que é estabelecida por meio da expressão dada a seguir[1]:

em que (k,n) = mdc(k,n), de forma que existem tantos k quanto φ(n), i é a unidade imaginária do corpo dos complexos, a constante e = 2,718281... é o número de Euler e π representa o número irracional 3,141592.... Contudo, a complexidade computacional para esse cálculo (que se fundamenta na determinação de raízes da unidade) resulta em um custo semelhante ao do cálculo do produto de Euler.