什么是约数(用公理体系重构中小学数学基础:约数和倍数)

100次浏览     发布时间:2024-11-13 08:38:33    

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对于整数的除法,,同自然数除法一样,若,则称a能被b整除,记作,ab的倍数(multiple),ba的约数(divisor)(又称因数)。若一个整数是2的倍数,则称作偶数(even number),偶数集即;若不是2的倍数,则称作奇数(odd number),奇数集即。容易证明,偶数集和奇数集都是无限集。若a不能被b整除,记作。

对于正整数,我们总可以把它分解为若干正整数因数的积,比如:。对正整数n分解因数,若除了1和它本身外没有其他因数,则称n是质数(prime number)(又称素数),质数集记作

若除了1和它本身外还有其他因数,则称n是合数(composite number),合数集即

容易证明,合数集是无限集。

将一个大于1的自然数分解成若干个质数之积的结果,我们称作分解质因数(prime factorization)。可以定义为一个映射:构造集合,以若干质数按顺序组成的多元数组为元素的集合,映射,使得。

我们常把连加或连乘并具备一定规律的算式简记为:

m分解质因数,可以记作

例2.2.1 将下列数分解质因数:8,9,γ

/*由于尚未阐述自然数的表示方法,所以用γ表示12,题解中ο表示24。*/

解:8=2×2×2,9=3×3,γ=2×2×3

定理2.2.1 质数集P是无限集。

证明:假设P是有限集,其中元素从小到大依次排列为

设,则用分别除m,馀数均为1

也就是说所有质数都不能整除mm只能是质数,但显然,这与是最大质数矛盾

所以质数集P是无限集。

对于若干个正整数,由每一个数的所有约数组成一系列集合,它们的交集中的元素叫做这些正整数的公约数(common divisor),其中最大的一个数称作最大公约数(greatest common divisor),记作。求最大公约数可以定义为一个映射:由若干个正整数组成集合,以这样的集合为元素组成集合M,映射,使得等于中所有元素的最大公约数。

类似地,对于若干个正整数,由每一个数的所有倍数组成一系列集合,它们的交集中的元素叫做这些正整数的公倍数(common multiple),可以证明它们的公倍数集合是无限集,其中最小的一个数称作最小公倍数(lowest common multiple),记作。求最小公倍数可以定义为一个映射:由若干个正整数组成集合,以这样的集合为元素组成集合M,映射,使得等于中所有元素的最小公倍数。

求的最大公约数和最小公倍数,可以先将它们分别分解质因数,设得到的质因数为,对于,分解质因数得到的数量是,,,min表示若干个数的最小值,max表示若干个数的最大值,我们用表示t个s相乘的积。那么

例2.2.2 求6,8,γ的最大公约数和最小公倍数。

解:对6,8,γ分解质因数,它们的数量列表如下:

质因数

6

8

γ

min

max

2

1

3

2

1

3

3

1

0

1

0

1

最大公约数为

最小公倍数为

若中若任意两个数的最大公约数均为1,则称这些数是互质数(relatively prime numbers)。

2



6

8

γ


2


3

4

6



3

3

2

3




1

2

1

求最大公约数和最小公倍数还可以用短除法(short division)。将同时除以它们的质因数,得到新的一组数(不能整除的继续保留在数组中),继续这样操作,直至得到的数两两全部互质,将其中能整除所有数的公约数相乘就得到最大公约数,将所有公约数以及最后得到的一组数相乘就得到最小公倍数。

如例2.2.2,用短除法如右图所示,只有第一行的2是整除了三个数,所以最大公约数是2;把所有约数相乘,得到最小公倍数是2×2×3×1×2×1=ο

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