数论 最大公约数 最小公倍数

本文详细解析了最大公约数与最小公倍数的数学原理,介绍了如何使用辗转相除法求解最大公约数,并通过唯一分解定理证明了最大公约数与最小公倍数之间的关系。

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#最大公约数
之前,我们学过约数,这次,我们需要找到2个数a,ba, ba,b的最大的公约数,我们设d=gcd(a,b)d = gcd (a,b)d=gcd(a,b)a,ba,ba,b的最大公约数

所以有d∣ad | adad∣bd | bdb,设a=kb+ra = kb + ra=kb+r,其中k为整数
所以r=a−kbr = a - kbr=akb,根据整除的性质,可得d∣rd | rdr
故d也是r的公因数,若gcd(b,r)=cgcd (b, r) = cgcd(b,r)=c,则d&lt;=cd &lt;= cd<=c

又有c∣rc | rcrc∣bc | bcba=kb+ra = kb + ra=kb+r,所以c∣ac | aca
所以c是a、b的公约数,即c&lt;=dc &lt;= dc<=d,综上所以c=dc = dc=d

所以gcd(a,b)=gcd(b,a&MediumSpace;mod&MediumSpace;b),同理也可证=gcd(b&MediumSpace;mod&MediumSpace;a,a)gcd (a,b) = gcd (b,a \:mod \: b) ,同理也可证= gcd (b \: mod \: a, a)gcd(a,b)=gcd(b,amodb)=gcd(bmoda,a)

###code

#include <iostream>
using namespace std;
int gcd1 (int a, int b) {
    return b ? gcd1(b, a % b) : a;
}
int gcd2 (int a,int b) {
    return a ? gcd2(b % a, a) : b;
}
int main () {
    int m,n;
    cin >> m >> n;
    cout << gcd1 (m,n) << " " << gcd2 (m,n);
}

#最小公倍数
a,ba, ba,b的最小公倍数为LLL,最大公因数为DDD
所以有L∣aL|aLaL∣bL|bLb
且有a=Dxa = Dxa=Dxb=Dyb = Dyb=Dy(显然有x,yx,yx,y互质)
故满足L∣D,&MediumSpace;L∣x,&MediumSpace;L∣yL|D,\:L|x,\:L|yLD,Lx,Ly,所以满足条件的最小的L=D×x×y=a÷D×bL=D \times x \times y = a \div D \times bL=D×x×y=a÷D×b

其实这里可以使用唯一分解定理证明

a=p1a1×p2a2×...×pnana = p_{1}^{a_1} \times p_{2}^{a_2} \times ... \times p_{n}^{a_n}a=p1a1×p2a2×...×pnan
b=p1b1×p2b2×...×pnbnb = p_{1}^{b_1} \times p_{2}^{b_2} \times ... \times p_{n}^{b_n}b=p1b1×p2b2×...×pnbn

则明显D=gcd(a,b)=p1min(a1,b1)×p2min(a2,b2)×...×pnmin(an,bn)D = gcd(a,b) = p_{1}^{min(a_1,b_1)} \times p_{2}^{min(a_2,b_2)} \times ... \times p_{n}^{min(a_n,b_n)}D=gcd(a,b)=p1min(a1,b1)×p2min(a2,b2)×...×pnmin(an,bn)

L=lcm(a,b)=p1max(a1,b1)×p2max(a2,b2)×...×pnmax(an,bn)L = lcm(a,b) = p_{1}^{max(a_1,b_1)} \times p_{2}^{max(a_2,b_2)} \times ... \times p_{n}^{max(a_n,b_n)}L=lcm(a,b)=p1max(a1,b1)×p2max(a2,b2)×...×pnmax(an,bn)

可得L=a÷D×bL=a \div D \times bL=a÷D×b

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