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  • 1 # 上善若水282808604

    輾轉相減法是一種簡便的求出兩數最大公約數的方法。(更相減損術)

    正文

    輾轉相減法(求最大公約數),即尼考曼徹斯法,其特色是做一系列減法,從而求得最大公約數。例如 :兩個自然數35和14,用大數減去小數,(35,14)->(21,14)->(7,14),此時,7小於14,要做一次交換,把14作為被減數,即(14,7)->(7,7),再做一次相減,結果為0,這樣也就求出了最大公約數7

    證明:

    a=bq1+r1(0<r1<b)

    b=r1q2+r2(0<r2<r1)

    r1=r2q3+r3(0<r3<r2)

    ……

    只要r1,r2,r3……不是0就可以繼續寫下去

    我們看到:

    b>r1>r2>r3>……>0

    b是有限的r1,r2,r3是整數

    所以至多b步後,必有rn=0

    rn-2=rn-1qn + rn

    rn-1 = rn*qn+1+0

    由此可以得到(a,b)=rn

    證明II:

    在介紹這個方法之前,先說明整除性的一些特點(下文的所有數都是正整數,不再重覆),我們可以這樣給出整除性的定義:

    對於二個自然數a和b,若存在正整數q,使a=bq,則a能被b整除,b為a的因子,a為b的倍數。

    如果a能被c整除,並且b也能被c整除,則c為a、b的公因數(公有因數)。

    由此我們可以得出以下推論:

    推論1、如果a能被b整除(a=qb),若k為正整數,則ka也能被b整除(ka=kqb)

    推論2、如果a能被c整除(a=hc),b也能被c整除(b=tc),則(a±b)也能被c整除

    因為:將二式相加:a+b=hc+tc=(h+t)c 同理二式相減:a-b=hc-tc=(h-t)c

    所以:(a±b)也能被c整除

    推論3、如果a能被b整除(a=qb),b也能被a整除(b=ta),則a=b

    因為:a=qb b=ta a=qta qt=1 因為q、t均為正整數,所以t=q=1

    所以:a=b

    輾轉相除法是用來計算兩個數的最大公因數,在數值很大時尤其有用,而且應用在電腦程式上也十分簡單。其理論如下:

    如果 q 和 r 是 m 除以 n 的商及餘數,即 m=nq+r,則 gcd(m,n)=gcd(n,r)。

    證明是這樣的: 設 a=gcd(m,n),b=gcd(n,r)

    a=gcd(m,n)

    m能被a整除,並且n也能被a整除,則由推論1得:qn也能被a整除

    由推論2得:m-qn也能被a整除

    而m-qn=r,即r也能被a整除,

    因為b是最大公約數(最大公約數定義),所以b能被a整除

    同時

    b=gcd(n,r)

    n能被b整除,並且r也能被b整除,則由推論1得:qn也能被b整除

    由推論2得:qn+r也能被b整除

    而m=qn+r,即m也能被b整除

    因為a是最大公約數,所以a能被b整除。

    由推論3,得到,a=b

    例如計算 gcd(546, 429)

    gcd(546, 429) 546=1*429+117

    =gcd(429, 117) 429=3*117+78

    =gcd(117, 78) 117=1*78+39

    =gcd(78, 39) 78=2*39

    =39

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