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【定理】算術基本定理(唯一分解定理)

大蒟蒻來水貼了!

算術基本定理(唯一分解定理)

一句話:
    
任何大於1的自然數,都可以唯一分解成有限個質數的乘積

例如對於大於1的自然數n,
來自維基百科
這裡Pi均為質數,其指數ai是正整數。
這樣的分解稱為的標準分解式

唯一分解定理具有:
 ①唯一性(分配方式的唯一性)
 ②存在性    

證明:

百度百科+自己胡搞了+自己以前做的筆記

①唯一性
  首先明確一個事實,若p是ab的約數(p|ab,p可以整除ab),則p不是a的約數,就是b的約數。
  如果p是a的約數則證畢。如果p不是a的約數,則p和a的最大公約數為1。
  則由裴蜀定理推得,因為使a,b互質的充要條件是存在整數x,y使ax+by=1。
  於是b=b(ma+np) =abm+bnp(……);
  因為先前已經知道p是ab的約數,則上式右邊兩項都可以被p整除。
  所以p就是b的約數。
  唯一性得證。
  
②存在性
  假設n為不能被分為質數的乘積的自然數之一,切n為最小
  因為設n為大於1的合數(如果n為質數,則只有n=n,顯然這是質數的乘積)
  因為每個合數都可以分為兩個大於1小於它的兩自然數的乘積
  所以n=a×b
  又因為n為不能被分為質數的乘積的自然數中最小的一個
  所以a和b可以分為質數的乘積
  所以n已就可以分為質數的乘積,與假設不符合,故假設錯誤
  存在性得證。 

  現在我們來看下下下面這個式子:
  已知gcd[最小公約數] (a,b),lcm[最大公倍數] (a,b);
  a×b=gcd(a,b)×lcm(a,b)
  
  a=12;b=14
  gcd(a,b)=2 ; lcm(a,b)=84 ;
  tot=168 [gcd(a,b)×lcm(a,b)]
  a×b=12×14=168
  然後
  12=3×4
  14=2×7
  :
  :
  12=2^1×2^1×3^1
  14=2^1×7^1
  所以 max=7^1×3^1×=21
     min=2^1×2^1×2^1=8
     min×max=168 = gcd(a,b)×lcm(a,b) = a×b
  
  所以gcd(a,b)×lcm(a,b) = a×b
  
  證明:
  設x=gcd(a,b),y=lcm(a,b)
  則a=m×x,b=n×x,m與n互質
  故y=m×n*x
  因此x×y=x×(m×n×x)=(m×x)×(n×x)=a×b
  即a×b=gcd(a,b)×lcm(a,b)

THE END

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