最大公约数(Greatest Common Divisor, GCD)
定义:最大公约数是指两个或多个整数共有约数(因数)中最大的一个。例如:
两者公有的约数是1、2、4,其中最大的是4,因此12和16的最大公约数为4,记为 (gcd(12, 16) = 4)。
核心性质:
1. 非负性:最大公约数恒为正整数,最小值为1(当两数互质时)。
2. 互质关系:若 (gcd(a, b) = 1),则称 (a) 与 (b) 互质(如9和28)。
3. 与乘积的关系:对任意整数 (a, b),有 (gcd(a, b)
imes operatornamelcm}(a, b) = |a
imes b|)((operatornamelcm}) 为最小公倍数)。
计算技巧:
例:(24 = 2^3
imes 3),(60 = 2^2
imes 3
imes 5),公有质因数为 (2^2
imes 3 = 12)。
(gcd(a, b) = gcd(b, a bmod b)),直至余数为0。
例:(gcd(60, 24) = gcd(24, 60 bmod 24) = gcd(24, 12) = gcd(12, 0) = 12)。
例:(gcd(98, 63)):
(98
最小公约数——一个不存在的概念
重要说明:数学中没有“最小公约数” 这一术语。缘故如下:
1. 任何整数的公约数最小值为1:由于1是所有整数的约数,且是最小的正整数公约数。
2. 公约数 的下界:对任意整数 (a, b),其公约数 至少包含1,且1是 中最小的元素。
常见误解:
用户可能混淆了“最小公约数”与“最小公倍数”(Least Common Multiple, LCM)。最小公倍数是指两个或多个整数公有的最小正整数倍数。例如:
最小的公有倍数是12,记为 (operatornamelcm}(4, 6) = 12)。
最大公约数与最小公倍数的关系
对任意两个正整数 (a, b):
[
boxedgcd(a, b)
imes operatornamelcm}(a, b) = |a
imes b|}
]
例:(a = 12),(b = 18)
imes 36 = 216 = 12
imes 18)。
应用场景
1. 分数化简:用最大公约数约分分子分母(如 (frac12}18} = frac2}3}),因 (gcd(12,18)=6))。
2. 工程比例:齿轮齿数设计需满足最大公约数以优化啮合周期。
3. 密码学:RSA算法依赖互质数和模逆元计算。
> 提示:若需代码实现(Python/C++/Java),可参考中的示例。最小公约数无实际意义,需区分其与最小公倍数的区别。