Math Labs
Định lýĐã chứng minh

Đẳng thức tích liên hệ ƯCLN và BCNN

Phát biểu

Với hai số nguyên dương aa và bb bất kỳ, gcd⁡(a,b)⋅lcm⁡(a,b)=ab\gcd(a,b)\cdot\operatorname{lcm}(a,b)=ab.

Vì sao đúng?

Với mỗi ước nguyên tố pp, gcd⁡(a,b)\gcd(a,b) lấy số mũ nhỏ hơn của pp trong a,ba,b còn lcm⁡(a,b)\operatorname{lcm}(a,b) lấy số mũ lớn hơn; cộng số nhỏ hơn và số lớn hơn trong hai số luôn bằng đúng tổng của hai số đó.

Phác thảo chứng minh

Bước 1. Viết phân tích thừa số nguyên tố của aa và bb trên mọi số nguyên tố pp: a=∏ppepa=\prod_p p^{e_p} và b=∏ppfpb=\prod_p p^{f_p}, với ep,fp≥0e_p,f_p\ge0 và chỉ có hữu hạn số mũ khác không.

Bước 2. Một số nguyên dương d=∏ppcpd=\prod_p p^{c_p} chia hết cả aa và bb khi và chỉ khi cp≤epc_p\le e_p và cp≤fpc_p\le f_p với mọi pp, nên ước lớn nhất chọn cp=min⁡(ep,fp)c_p=\min(e_p,f_p): gcd⁡(a,b)=∏ppmin⁡(ep,fp)\gcd(a,b)=\prod_p p^{\min(e_p,f_p)}. Lập luận đối ngẫu cho bội chung chọn số mũ nhỏ nhất không nhỏ hơn cả hai, cho lcm⁡(a,b)=∏ppmax⁡(ep,fp)\operatorname{lcm}(a,b)=\prod_p p^{\max(e_p,f_p)}.

Bước 3. Với hai số thực bất kỳ, min⁡(ep,fp)+max⁡(ep,fp)=ep+fp\min(e_p,f_p)+\max(e_p,f_p)=e_p+f_p. Nhân hai tích theo từng thừa số nguyên tố vì thế cho gcd⁡(a,b)⋅lcm⁡(a,b)=∏ppmin⁡(ep,fp)+max⁡(ep,fp)=∏ppep+fp=(∏ppep)(∏ppfp)=ab\gcd(a,b)\cdot\operatorname{lcm}(a,b)=\prod_p p^{\min(e_p,f_p)+\max(e_p,f_p)}=\prod_p p^{e_p+f_p}=\left(\prod_p p^{e_p}\right)\left(\prod_p p^{f_p}\right)=ab.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. David M. Burton (2010). Elementary Number Theory
  2. John H. Conway, Richard K. Guy (1996). The Book of Numbers · DOI:10.1007/978-1-4612-4072-3