lunes, 13 de mayo de 2024

Sigmas de divisores semiprimos

Al igual que con los divisores habituales y los unitarios, los divisores semiprimos pueden dar lugar a funciones SIGMA y TAU.

En la entrada anterior usamos la función div_semi para encontrar y contar los divisores semiprimos de un número. Esta sería la función TAU en este caso. Bastará cambiar ligeramente estas líneas de su código para sumar en lugar de contar o usar potencias:

If essemiprimo(k) And n / k = n \ k Then ‘Es divisor semiprimo
nn = n: e = 0 ‘Posibles exponentes
If repe Then ‘Caso de repetición
While nn / k = nn \ k: e = e + 1: nn = nn / k: Wend
End If
If repe Then m = m + e Else m = m + 1

La última línea cuenta divisores, pero si la sustituyéramos por m=m+e*k^t o m=m+k^t nos serviría para el cálculo de la familia de las SIGMAS, que suman divisores, o sus cuadrados, o también cualquier potencia. Incluso si el exponente es 0, la función seguiría contando en lugar de sumar, es decir, que sería TAU. Estos pequeños cambios en la función div_semi los daremos por supuestos en cada caso.

Funciones SIGMA

Tradicionalmente, estas funciones han sumado los divisores de un número o bien alguna potencia de ellos. En el caso de los semiprimos les añadiremos _S para distinguirlas. Así SIGMA3_S sumará los cubos de los divisores semiprimos. Por ahora no consideraremos las repeticiones.

La más sencilla será SIGMA_S, que sumará los divisores semiprimos sin contar repeticiones. En la función div_semi sustituiremos m=m+1 por m=m+k. De esta forma podemos calcular la suma sin repetición si usamos el parámetro repe=0. Por ejemplo, para 330 pediríamos DIV-SEMI(330;0). En la imagen podemos comparar la lista de divisores semiprimos con su suma:

Así que, en este caso, SIGMA_S(330)=141

El resultado, para los primeros números es:

Podemos comparar las dos últimas columnas para verificar las sumas.

Las sumas de la segunda columna están publicadas en  https://oeis.org/A076290

Tambien, si cambiamos ligeramente la versión en PARI, obtendremos los mismos resultados. Esta sería la nueva versión:

sigma_s(n)= sumdiv(n, d, (bigomega(d)==2)*d)
print(sigma_s(330))

Su resultado:


Y para los 20 primeros:


Observamos que coinciden con los publicados.

Hemos intentado buscar números s_perfectos, que coincidan con la suma de sus divisores semiprimos, pero no hemos encontrado ninguno para números inferiores a 2*10^6. Entre los 20 primeros son todos s_deficientes, y, según nuestras búsquedas, 30 es el único s_abundante, pues sus divisores primos suman 31: 6+10+15=31

Algunos tipos de sigma_s

Los resultados de la suma de divisores pueden presentar alguna curiosidad. Recorremos posibilidades:

Sigma_s semiprima

Si un número N es semiprimo, el valor de SIGMA_S(N) coincide con N, luego será otro semiprimo. Si no lo es, sí puede serlo SIGMA_S. Estos son los primeros ejemplos:


Observamos algo lógico, y es que las potencias de primos poseen una sigma_s semiprima, pues coincidiría con el cuadrado de ese primo. De paso hemos descubierto que existen infinitas sigmas cuadradas.

Sigma_s cuadrada

Dejamos aparte las sigmas de las potencias de primos, que son todas cuadradas, e investigamos si existen en otros casos. El resultado es


Aparecen tres números poderosos, como 225, 675 y 1125. Estos poseen todos los factores primos con exponentes superiores a la unidad, lo que explica que se esperen sigmas cuadradas.

Sigma_s prima

Por último, destacamos que aparecen bastantes sigmas primas en los primeros números, y que vuelven a aparecer números poderosos.

 


Las otras sigmas

Sumas de cuadrados

Podemos sumar los divisores semiprimos previamente elevados al cuadrado, con lo que lograríamos SIGMA2_S. Basta un pequeño ajuste en nuestras funciones, usando la operación m=m+k^2

Los primeros resultados serían



Por ejemplo, SIGMA2_S(2160)=458, porque esa es la suma de los cuadrados de sus divisores semiprimos:

4^2+6^2+9^2+10^2+15^2=458

El valor de SIGMA2_S(N) es mayor o igual al de SIGMA_S(N), lo que nos abre la posibilidad de que aquí sí existan números s2_perfectos. Y es así, porque en la tabla vemos que SIGMA2_S(16)=16. ¿Existirán más? Los buscamos, y los primeros son: 16, 81, 625 y 2401, es decir, potencias cuartas de primos, en los que su divisor semiprimo es un cuadrado de primo, y al elevarlo al cuadrado, resulta N, que así se convierte en un s2_perfecto.

Hemos acudido a la velocidad de PARI, y al menos, para números inferiores a 10^6, todos los s2_perfectos son potencias cuartas de primos:

 


Otras sigmas de potencias

Las sumas con cubos son:

 


 Igual se encontrarían para otras potencias. Lo dejamos aquí.

 

lunes, 6 de mayo de 2024

Conjunto de divisores semiprimos

(Ver entradas anteriores sobre números semiprimos)

La búsqueda de los divisores semiprimos de un número N es similar a la de los divisores primos. Aquí deberemos buscar entre todos los números menores o iguales a N, pues existen semiprimos consecutivos y no nos podemos saltar ninguno.

Una forma sencilla de identificar si un número k es divisor de N es exigir que N/k=N\k, porque entonces la división normal “/” coincidirá con la entera “\”, lo que supone que el resto de la división es cero. Si le añadimos la condición essemiprimo(k), ya los tendremos identificados.

La siguiente función construye el conjunto de divisores primos y los cuenta:

Function div_semi$(n, repe As Boolean)
Dim k, m, nn, e
Dim s$

‘La función posee el parámetro repe para detectar si un divisor puede estar elevado a una potencia

 If esprimo(n) Then div_semi = "0": Exit Function
If essemiprimo(n) Then m = m + 1: div_semi = "1 : " + Str$(n): Exit Function ‘Casos primo y semiprimo
m = 0 ‘Contendrá el número de divisores
s = ""’Será la lista de divisores
k = 4 ’Comenzamos a ensayar semiprimos
While k <= n
If essemiprimo(k) And n / k = n \ k Then ‘Es divisor semiprimo
nn = n: e = 0 ‘Posibles exponentes
If repe Then ‘Caso de repetición
While nn / k = nn \ k: e = e + 1: nn = nn / k: Wend
End If
If repe Then m = m + e Else m = m + 1
s = s + Str$(k) ‘Recoge una nueva solución
If e > 1 Then s = s + "^" + ajusta(e )’Exponente
End If
k = k + 1
Wend
s = ajusta(m) + " : " + s ‘ajusta es como Str$ sin espacio en blanco
div_semi = s
End Function

Para el caso de no contar repetidos, estos son los primeros valores. Los resultados se componen del número de divisores seguido de la lista de semiprimos:

El número de divisores está publicado en  https://oeis.org/A086971

En esa dirección figura un `programa en PARI sumamente sintético:

a(n) = sumdiv(n, d, bigomega(d)==2)

También en ella se usa otra definición de estos divisores, como aquellos semiprimos que dividen a N, pero a su cuadrado no.

La última igualdad vale 1 si es verdadera, por lo que la suma se convierte en un conteo.

Para cualquier número elegido al azar disponemos de la misma respuesta. Por ejemplo, el número 2160 posee este conjunto de divisores semiprimos: 5 :  4 6 9 10 15, es decir, 5 divisores, 4, 6, 9, 10, 15.

Podemos encontrar también la lista de divisores semiprimos contando repeticiones, si en la función anterior usamos el parámetro 1. En la siguiente tabla la hemos aplicado en números de cuatro cifras:


Los repetidos figuran con su exponente.

Versión numérica

En la función que usamos podemos concretar la salida como el número de divisores nada más. De esa forma podemos catalogar bien el objeto de la búsqueda. Por ejemplo, ¿Cuál es el primer número de cinco cifras con seis divisores semiprimos sin repetir?

Las primeras soluciones son

 


El primer número con seis divisores es el 210, y sus divisores son 6, 10, 14, 15, 21 y 35. En la dirección https://oeis.org/A220264 figuran los primeros de cada número de divisores.

Todos estos recuentos se pueden realizar a partir de la descomposición factorial del número, como un ejercicio de combinatoria elemental.

Por ejemplo, 210=2*3*5*7, y basta agruparlos por pares: 2*3=6, 2*5=10, 2*7=14, 3*5=15, 3*7=21, 5*7=35.

Si existen factores repetidos, hay que combinar con cuidado, para no repetir soluciones, En 540=2^2*3^3*5 iríamos construyendo 2*2=4, 2*3=6, 3*3=9, 2*5=10, 3*5=15.

Con la función div_semi y parámetro 0: div_semi(540;0)= 5 :  4 6 9 10 15

Nota

En el conjunto de divisores semiprimos no se puede definir un orden parcial múltiplo-divisor, ya que ningún semiprimo es múltiplo de otro. Por eso, al contrario de los divisores generales, este conjunto no forma retículo.

Puedes consultar

https://hojaynumeros.blogspot.com/2013/05/reticulos-en-el-conjunto-de-divisores-1.html y siguiente.