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  • 1 # 挑著燈籠找瞎子

    首先顯然不存在正整數集合上面的均勻分佈,這是因為如果是均勻分佈,取到每個整數的的機率必須相同,根據有限可加性取每個整數的機率必須為 0 ,但是可列可加性得到全空間的機率為 0 ,這是矛盾的。

    但是我們依然可以解釋諸如:”任取一個正整數,它是偶數的機率是1/2“,這樣的問題。我們考慮在 中隨機取出一個數是偶數的機率是1/2或者 ,當 n 趨於無窮時極限為 1/2 。首此啟發,設 我們可以如下定義從隨機取出一個正整數,它屬於集合 A 的機率:

    令 ,其中 表示 A 中小於等於 n 的元素的個數。 表示了隨機從 中取出一個數,屬於 A 的機率。 定義為隨機取出一個正整數,它屬於集合 A 的機率,也稱為數集 A 的密度。注意這並不是嚴格意義上的機率,不滿足可列可加性。

    據此我們可以說任取一個數是素數的機率是 0 ,任取一個數是 k 的倍數的機率是 1/k。

    而對於任取兩個整數,它們互素的機率這個問題。我們把它定義在二維正整數空間上,令K表示兩個數互素的事件,它是 的子集,令 ,下面我們來計算 。

    如果兩個數不互素,它們一定存在素數 使得 p 是它們的公因子,令 分別表示兩個數是 p 的倍數的事件,那麼 。

    其中 代表取整函式。 。下面計算 。

    ,所以級數絕對收斂,極限可以和求和交換次序, 。

    我們解釋為:任取兩個正整數,它們互素的機率為 。

    參考文獻:

    《機率論 第二版》應堅剛 何萍

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