Teoria dei numeri - Aritmetiche finite
La funzione di Eulero
Il cifrario RSA - Il gruppo moltiplicativo

Funzione di Eulero di
*
Fattori primi: 2 3
$ \Phi(6)= 2 $ *
$ \Phi(6)= 2 $*
Numeri primi con 6
Ordprimo reciproco
(mod 6)
$1$$1$
$5$$5$

La funzione di Eulero associa a un numero intero positivo $n$ il numero dei numeri interi primi con $n$ e minori di $n$ (compreso l'uno); detto altrimenti i $p$ tali che $MCD(n, p)=1$; si tratta di una funzione basilare della teoria dei numeri, che interviene in molti teoremi come quello di Fermat-Eulero, oltre ad essere uno degli ingredienti fondamentali del cifrario RSA.

Per esempio per $n = 6$ la funzione di Eulero vale $2$ perché gli interi primi con $6$ e minori di $6$ sono solo $1$ e $5$; per $n = 7$ la funzione vale $6$ perché essendo $7$ primo tutti i numeri che lo precedono sono primi con $7$.

La funzione di Eulero di un numero $n$ si indica di solito con $ \Phi(n) $. Da quanto detto sopra, segue immediatamente che per $n$ primo $ \Phi(n) = n - 1$

Si dimostra che

$ \Phi(n) = n \times \left( 1 - \frac{1}{n_1} \right) \left(1 - \frac{1}{n_2} \right) ... \left( 1 - \frac{1}{n_m} \right) $

dove $n_1, n_2 ... n_m$ sono i fattori primi distinti di $n$.

Se $n$ è il prodotto di due numeri primi p e q, è facile verificare che $ \Phi(n) = (p - 1)(q - 1)$.

Infatti $ \Phi(n) = pq \left(1 - \frac{1}{p} \right) \left(1 - \frac{1}{q} \right)$ e poiché $p \left(1 - \frac{1}{p} \right) = (p-1)$ e $q \left(1 - \frac{1}{q} \right) = (q-1)$ si ottiene la formula data.

In un'aritmetica modulare di ordine $N$ il valore di $\Phi(N)$ dà anche il numero di elementi che ammettono elemento inverso.

N.B. Su alcuni testi la funzione di Eulero è chiamata Indicatore.


Esempio

Prendiamo $n = 18 = 3^2 \times 2$, i fattori primi sono 2 e 3 e la funzione di Eulero vale:

$ \Phi(18) = 18(1 - \frac{1}{2})(1 - \frac{1}{3}) = 18 \times \frac{1}{2} \times \frac{2}{3} = 6 $

ed effettivamente sono 6 i numeri primi con 18:

$1, 5, 7, 11, 13, 17$

Questo esempio ci permette anche di giustificare la formula, come una sorta di setaccio: all'inizio i numeri in gioco sono tutti e 18 (da 1 a 18); poi essendo 18 multiplo del due si escludono tutti i numeri pari, che sono la metà del totale e ne restano 9, come dalla prima parte della formula $18(1 - \frac{1}{2})$

$1,3,5,7,9,11,13,15,17$

A questo punto essendo anche 3 un fattore primo di 18, si escludono tutti i multipli del tre che sono un terzo del totale; ne restano i due terzi, appunto $(1 - \frac{2}{3})$, dei nove rimasti ovvero i sei già visti:

1,5,7,11,13,17

È evidente che il procedimento resta valido per qualsiasi numero e per qualsiasi numero di fattori e questo giustifica la formula di sopra.


Valido HTML 4.01!
Riferimenti bibliografici
X Funzione di Eulero calcolata usando la formula $\Phi(N) = N \times \left (1-\frac{1}{n_1} \right) \times \left (1-\frac{1}{n_2} \right) \dots $.
X Funzione di Eulero calcolata contando i numeri minori di $N$ e primi con $N$.
X Sono ammessi solo numeri compresi tra 2 e 6. Numeri fuori di questo intervallo saranno forzati.