初等数论--整除--欧几里得算法辗转相除法更相减损术

it2023-10-14  74

初等数论--整除--欧几里得算法/辗转相除法/更相减损术

欧几里得算法/辗转相除法/更相减损术 博主本人是初学初等数论(整除+同余+原根),本意是想整理一些较难理解的定理、算法,加深记忆也方便日后查找;如果有错,欢迎指正。 我整理成一个系列: 初等数论,方便检索。

欧几里得算法/辗转相除法/更相减损术

设 a 0 , a 1 ∈ Z , a 1 ≠ 0 , 按 照 以 下 步 骤 , 反 复 作 带 余 除 法 : a 0 = a 1 q + a 2 , a 2 < a 1 a 1 = a 2 q + a 3 , a 3 < a 2 a 2 = a 3 q + a 4 , a 4 < a 3 … … a n − 2 = a n − 1 q + a n , a n < a n − 1 a n − 1 = a n q + a n + 1 , a n + 1 = 0 我 们 需 要 证 明 , 以 上 必 为 有 限 步 , 且 ( a 0 , a 1 ) = a n 设a_{0},a_{1}\in Z,a_{1}\neq 0,按照以下步骤,反复作带余除法:\\a_{0}=a_{1}q+a_{2},a_{2}<a_{1}\\ a_{1}=a_{2}q+a_{3},a_{3}<a_{2}\\ a_{2}=a_{3}q+a_{4},a_{4}<a_{3}\\ ……\\ a_{n-2}=a_{n-1}q+a_{n},a_{n}<a_{n-1}\\ a_{n-1}=a_{n}q+a_{n+1},a_{n+1}=0\\ 我们需要证明,以上必为有限步,且(a_{0},a_{1})=a_{n} a0,a1Z,a1=0,a0=a1q+a2,a2<a1a1=a2q+a3,a3<a2a2=a3q+a4,a4<a3an2=an1q+an,an<an1an1=anq+an+1,an+1=0(a0,a1)=an

以 上 必 为 有 限 步 : 因 为 0 < a n < a n − 1 < … < a 2 < a 1 < a 0 , 且 a 0 为 整 数 , 它 的 正 整 数 是 有 限 的 , 所 以 n 是 有 限 的 以上必为有限步:\\因为0<a_{n}<a_{n-1}<…<a_{2}<a_{1}<a_{0},\\且a_{0}为整数,它的正整数是有限的,\\ 所以n是有限的 0<an<an1<<a2<a1<a0,a0,n ( a 0 , a 1 ) = a n : 我 们 已 知 ( a , b ) = ( a , b + a x ) , 则 ( a 0 , a 1 ) = ( a 0 − a 1 q , a 1 ) = ( a 2 , a 1 ) = ( a 1 , a 2 ) , 同 理 , ( a 1 , a 2 ) = ( a 2 , a 3 ) , ( a 2 , a 3 ) = ( a 3 , a 4 ) … … 最 终 我 们 得 到 ( a 0 , a 1 ) = ( a n − 1 , a n ) = a n (a_{0},a_{1})=a_{n}:\\ 我们已知(a,b)=(a,b+ax),\\ 则(a_{0},a_{1})=(a_{0}-a_{1}q,a_{1})=(a_{2},a_{1})=(a_{1},a_{2}),\\ 同理,(a_{1},a_{2})=(a_{2},a_{3}),(a_{2},a_{3})=(a_{3},a_{4})……\\ 最终我们得到(a_{0},a_{1})=(a_{n-1},a_{n})=a_{n} (a0,a1)=an(a,b)=(a,b+ax),(a0,a1)=(a0a1q,a1)=(a2,a1)=(a1,a2),(a1,a2)=(a2,a3),(a2,a3)=(a3,a4)(a0,a1)=(an1,an)=an
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