علوم وفضاء

الفرق والقاسم المشترك الأكبر: لماذا توجد أزواج بلا نهاية؟

اختبار عشر قيم في كتلتين
ثمانية أزواج تحقق القيد.

إيجاد عددين من الفرق والقاسم المشترك قد يعطي أزواجًا بلا نهاية. نثبت العائلة الكاملة ودورية القبول، ثم نعد الأزواج إذا قيدنا العدد الأصغر. [1][2]

الخلاصة السريعة

للفرق الموجب القابل للقسمة على القاسم توجد أزواج بلا نهاية؛ الحد الأعلى يجعل العد محدودًا. [1]

  • صحيحان موجبان a≤b؛ والقاسم صحيح G>0 والفرق صحيح D=b−a≥0. نطلب gcd(a,b)=G؛ gcd القاسم الأكبر. تبديل الزوج لا يضيف حلًا. [1]
  • عند D>0 يلزم أن يقسمه G. ضع N=D/G؛ كل الحلول a=Gk وb=G(k+N)، حيث k≥1 صحيح وgcd(k,N)=1. فالقواسم المشتركة لـk وk+N هي قواسم k وN المشتركة، بالطرح والجمع. [1]
  • القبول دوري: gcd(k+N,N)=gcd(k,N). لكل صحيح t≥0، تعطي k=1+tN أزواجًا مختلفة بلا نهاية. G=4 وD=20 يعطيان N=5؛ k=5 مرفوض، فالزوج (20,40) قاسمه 20. [1]
  • أضف قيدًا صحيحًا M≥0 للعدد الأصغر: a≤M، فيصبح k≤K=⌊M/G⌋. M=40 يعطي K=10؛ نقبل k=1,2,3,4,6,7,8,9 فقط، فتوجد ثمانية أزواج. [1]
  • اكتب K=tN+r، حيث t وr صحيحان و0≤r<N. دالة أويلر φ(N) تعد المقبولين في كل كتلة من N قيم؛ القاسم لا يتغير بإضافة N. العدد tφ(N) زائد المقبولين j من 1 إلى r بشرط gcd(j,N)=1. هنا 10=2×5+0 وφ(5)=4، فالعدد 8؛ لا نقسم على اثنين، لأن كل k يحدد العدد الأصغر. [2]
  • عند D=0 يجبر القاسم العددين على (G,G) وحده؛ يقبله القيد إذا M≥G. G=4 وD=21 بلا حل، لعدم القابلية للقسمة. وعند N=1 يقبل كل k≥1؛ φ(1)=1، فيساوي العدد المقيد K. [1][2]

حدد الفرق ومجال الأعداد

صحيحان موجبان a≤b؛ والقاسم صحيح G>0 والفرق صحيح D=b−a≥0. نطلب gcd(a,b)=G؛ gcd القاسم الأكبر. تبديل الزوج لا يضيف حلًا. [1]

اكتب العائلة الكاملة

عند D>0 يلزم أن يقسمه G. ضع N=D/G؛ كل الحلول a=Gk وb=G(k+N)، حيث k≥1 صحيح وgcd(k,N)=1. فالقواسم المشتركة لـk وk+N هي قواسم k وN المشتركة، بالطرح والجمع. [1]

أثبت دورية القبول واللانهاية

القبول دوري: gcd(k+N,N)=gcd(k,N). لكل صحيح t≥0، تعطي k=1+tN أزواجًا مختلفة بلا نهاية. G=4 وD=20 يعطيان N=5؛ k=5 مرفوض، فالزوج (20,40) قاسمه 20. [1]

ضع حدًا للعدد الأصغر

أضف قيدًا صحيحًا M≥0 للعدد الأصغر: a≤M، فيصبح k≤K=⌊M/G⌋. M=40 يعطي K=10؛ نقبل k=1,2,3,4,6,7,8,9 فقط، فتوجد ثمانية أزواج. [1]

عد الكتل والباقي

اكتب K=tN+r، حيث t وr صحيحان و0≤r<N. دالة أويلر φ(N) تعد المقبولين في كل كتلة من N قيم؛ القاسم لا يتغير بإضافة N. العدد tφ(N) زائد المقبولين j من 1 إلى r بشرط gcd(j,N)=1. هنا 10=2×5+0 وφ(5)=4، فالعدد 8؛ لا نقسم على اثنين، لأن كل k يحدد العدد الأصغر. [2]

عدد الأزواج من كتلتين
كل كتلة فيها أربع قيم مقبولة.

افحص الفرق الصفري والاستثناء

عند D=0 يجبر القاسم العددين على (G,G) وحده؛ يقبله القيد إذا M≥G. G=4 وD=21 بلا حل، لعدم القابلية للقسمة. وعند N=1 يقبل كل k≥1؛ φ(1)=1، فيساوي العدد المقيد K. [1][2]

المراجع

  1. MathWorld: القاسم
  2. MathWorld: دالة أويلر

حساب القاسم المشترك الأكبر

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.