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前一章里面我们已经证明了对任意的整数 a , b a,b a,b,存在整数 x , y x,y x,y,使得其满足 g c d ( a , b ) = a x + b y gcd(a,b)=ax+by gcd(a,b)=ax+by
从这一条们们可以扩展得到:
设 a , b a,b a,b是不全为0的整数, g c d ( a , b ) = 1 gcd(a,b)=1 gcd(a,b)=1当且仅当存在整数 x , y x,y x,y使得 a x + b y = 1 ax+by=1 ax+by=1。
必要性: g c d ( a , b ) = a x + b y gcd(a,b)=ax+by gcd(a,b)=ax+by的特例
充分性:当存在整数 x , y x,y x,y使得 a x + b y = 1 ax+by=1 ax+by=1时,根据整除性质知道 g c d ( a , b ) ∣ a x + b y → g c d ( a , b ) ∣ 1 gcd(a,b)|ax+by\rightarrow gcd(a,b)|1 gcd(a,b)∣ax+by→gcd(a,b)∣1,所以 g c d ( a , b ) = 1 gcd(a,b)=1 gcd(a,b)=1
( g c d ( a , b ) ∣ a x + b y : a = g c d ( a , b ) r , b = g c d ( a , b ) y ; a x + b y = g c d ( a , b ) ( r x + k y ) → g c d ( a , b ) ∣ a x + b y gcd(a,b)|ax+by:a=gcd(a,b)r,b=gcd(a,b)y;ax+by=gcd(a,b)(rx+ky)\rightarrow gcd(a,b)|ax+by gcd(a,b)∣ax+by:a=gcd(a,b)r,b=gcd(a,b)y;ax+by=gcd(a,b)(rx+ky)→gcd(a,b)∣ax+by)
性质:对于不为0的数 a , b , c a,b,c a,b,c
1.若 c ∣ a b , g c d ( a , c ) = 1 c|ab,gcd(a,c)=1 c∣ab,gcd(a,c)=1,那么 c ∣ b c|b c∣b
证:因为 g c d ( a , c ) = 1 gcd(a,c)=1 gcd(a,c)=1,所以存在关系 a x + c y = 1 ax+cy=1 ax+cy=1,两边乘以 b b b得到 a b x + c b y = b → c ∣ ( a b x + c b y ) abx+cby=b\rightarrow c|(abx+cby) abx+cby=b→c∣(abx+cby),所以 c ∣ b c|b c∣b
2.若 a ∣ c , b ∣ c , g c d ( a , b ) = 1 a|c,b|c,gcd(a,b)=1 a∣c,b∣c,gcd(a,b)=1,则 a b ∣ c ab|c ab∣c
证:同理 a x + b y = 1 → a c x + b c y = c ax+by=1\rightarrow acx+bcy=c ax+by=1→acx+bcy=c,由于 a ∣ c a|c a∣c,所以 a b ∣ b c y ab|bcy ab∣bcy; b ∣ c b|c b∣c,所以 a b ∣ a c x ab|acx ab∣acx。所以 a b ∣ ( a c x + b c y ) = c ab|(acx+bcy)=c ab∣(acx+bcy)=c
3.若 g c d ( a , c ) = 1 , g c d ( b , c ) = 1 gcd(a,c)=1,gcd(b,c)=1 gcd(a,c)=1,gcd(b,c)=1,那么 g c d ( a b , c ) = 1 gcd(ab,c)=1 gcd(ab,c)=1
证: a x + c y = 1 ; b r + c k = 1 ax+cy=1;br+ck=1 ax+cy=1;br+ck=1两个等式乘起来得到 t a b + q c = 1 tab+qc=1 tab+qc=1。系数 t , q t,q t,q我就不计算了,直接乘起来合并就得到了。
思考: g c d ( a , b , c ) = g c d ( g c d ( a , b ) , c ) gcd(a,b,c)=gcd(gcd(a,b),c) gcd(a,b,c)=gcd(gcd(a,b),c)
提示:分别证 g c d ( a , b , c ) ∣ g c d ( g c d ( a , b ) , c ) gcd(a,b,c)|gcd(gcd(a,b),c) gcd(a,b,c)∣gcd(gcd(a,b),c)和 g c d ( g c d ( a , b ) , c ) ∣ g c d ( a , b , c ) gcd(gcd(a,b),c)|gcd(a,b,c) gcd(gcd(a,b),c)∣gcd(a,b,c)