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附录整数可除性理论的拓广与应用

作者:佚名 | 发表日期:2007-09-29 | 浏览:46次 | 加入收藏

  在算术理论中,仅有整数的可除性理论是不够的.例如,下面的问题在整数的范围内无法解答.

  

满地面.问选用的正方形瓷砖的边长最大是多少?

  这就是一个涉及到求小数和分数的最大公约数的问题.类似这样的例子在日常生活和实际生产当中是很多的.因此,有必要建立小数和分数(有理数)的可除性理论.

  本文就是将整数的可除性理论拓广到了有理数范围之内.

  为了行文的方便,下面每个字母若无特别说明均表示整数.

  

  首先,我们给出两个正有理数整除、最大公约数和最小公倍数的定义.

  

  

 

 

  其次,我们来寻求两个正有理数的最大公约数和最小公倍数的方法.

  为此,我们需要证明下面的一些命题.

  

 

  

  

  证明:先证存在性.

  

  

  于是,就有

  

  

  再证唯一性.

  

 

  那么,由

 

  可以得到

 

  但是

 

  因此

 

  如果n-n'≠0,那以

 

  这与(*)式矛盾,所以必有

  

 

  

  

  

  

m2,使得

 

  于是 

 

  

  

的公约数.

  

大公约数也就相同了.

  由定理1、定理2,可以得到一个求两个正有理数的最大公约数的一个方法——辗转相除法.

  

  

  于是

  

  

  

  

 

  于是

  

  

   

  

 

  ………

  这样继续下去,因为

  

  总可以得到一个余数为0的等式,设为

  

  于是

  

  实际上,用辗转相除法来求两个正有理数的最大公约数还很不方便.为此,我们可以进一步得到下面的定理.

  证明:用a1·a2去遍乘辗转相除法中的每个算式

 

  …………

 

  分别有

  

  则

  

  因此,有

  

  成立.

  利用定理3我们可以将求分数(小数)的最大公约数转化成求整数的最大公约数,这是大家熟悉的,因而这是一个很有用的方法.

  怎样求两个正有理数的最小公倍数?下面的定理回答了这个问题.

  

   

  

整数,且(q1,q2)=1.于是

   

  

  

  

  于是,有

  q1·p1=q2·p2

  或者

    

  而(q1,q2)=1,所以可设p2=q1·s,则

  

   

 

  

  亦即

  

  下面我们来看几个应用的例子.

  

费地铺满地面.问选用的正方形瓷砖的边长最大是多少?

  

  

  

  

年地球、金星和太阳在一条直线上,当它们再在同一条直线上时,至少需要经过多少年?(江苏苏州市1978年小学生竞赛题)

  解:因为地球绕太阳一圈所需时间定为1年,那么金星绕太阳一圈所需

 

 

 

   

   

  答:当它们再在同一条直线上时,至少需要45年.

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