Getallen: Gehele getallen
Grootste gemene deler en kleinste gemene veelvoud
minimum en maximum
Als en twee reële getallen zijn, dan kunnen we ze vergelijken. We schrijven
voor het minimum (de kleinste) van en , en
voor het maximum (de grootste) van en .
Bijvoorbeeld:
- en , terwijl
- en .
gcd en lcm
De grootste gemene deler van twee natuurlijke getallen en is het grootste natuurlijke getal dat zowel als deelt. Dit getal wordt genoteerd als (vanwege de Engelse benaming: greatest common divisor).
Het kleinste gemene veelvoud van twee natuurlijke getallen en is het kleinste natuurlijke getal dat zowel een veelvoud van als van is. Dit getal wordt genoteerd als (vanwege de Engelse benaming: least common multiple).
Het woord "gemene" is ouderwets taalgebruik en betekent hier "gemeenschappelijke".
Voorbeelden:
Laat en natuurlijke getallen zijn. Er zijn altijd getallen die zowel als delen, want is een voorbeeld.
Elk getal dat en deelt, is kleiner dan of gelijk aan . Daarom bestaat er een grootste gemeenschappelijke deler, en geldt
Er is altijd een getal dat zowel een veelvoud van als van is, namelijk . Anderzijds is zo'n gemeenschappelijk veelvoud groter dan of gelijk aan . Daarom bestaat er een kleinste gemeeenschappelijk veelvoud, en geldt
Er is ook een grootste gemene deler en een kleinste gemene veelvoud van meer dan twee getallen. Bijvoorbeeld In het algemeen geldt voor drie natuurlijke getallen , en :
Ook voor gehele getallen die niet positief zijn, definiëren we de grootste gemene deler (gcd) en het kleinste gemene veelvoud (lcm).
gcd en lcm voor willekeurige gehele getallen
Laat en gehele getallen zijn.
- en
De definitie is in overeenstemming met de definitie, want deelt zowel als zichzelf en is het grootste natuurlijke getal met die eigenschap.
Alle gelijkheden in de laatste twee regels van de definitie geven aan dat voor de definitie van en het teken er niet toe doet.
De waarden van en zijn nooit negatief.
Voorbeeld: .
De hoogste macht van een priemgetal dat deelt, is het grootste getal dat deelt en de vorm heeft voor een niet-negatief geheel getal . Deze machten kunnen we gebruiken om de grootste gemene deler van twee gehele getallen te bepalen.
gcd-regels
Laat een natuurlijk getal zijn, en een niet-negatief geheel getal.
- Als een natuurlijk getal is dat en deelt, dan geldt .
- , waarbij de rest is bij deling van door .
- is het product van de hoogste machten van een priemgetal die zowel als delen.
- is het product van de hoogste machten van een priemgetal die of (of beide) delen.
- .
De bewijzen laten we achterwege, maar we merken op dat alle uitspraken volgen uit regels 3 en 4.
Enkele voorbeelden:
- .
- Het getal is de rest bij deling van door , dus .
- , want is de hoogste macht van die zowel als deelt, evenzo voor , en is de hoogste macht van die zowel als deelt.
- , want is de hoogste macht van die of deelt, en evenzo voor en .
- .
Als de ontbinding van de getallen en bekend is, dan werken regels 3 en 4 erg snel om de gcd te bepalen. Als dat niet het geval is, dan biedt regel 2 uitkomst, zoals onderstaand algoritme laat zien.
Een algoritme is een stel stappen die achter elkaar uitgevoerd moeten worden om van een bepaald type gegevens een bepaald voorgeschreven resultaat te bereiken. Bij de presentatie van een algoritme, beginnen we te specificeren met welke gegevens het algoritme begint, de invoer, en wat het algoritme oplevert, de uitvoer. Vervolgens geven we de stappen aan waar het algoritme uit bestaat.
Het Euclidisch algoritme
invoer: een paar van een niet-negatief geheel getal en een natuurlijk getal
uitvoer:
- blijf vervangen door , waarbij de rest bij deling van door is, totdat
- voer uit
Voor de rest in stap 2 geldt de formule .
Elke instantie van het paar voldoet aan :
1. In het begin omdat gelijk is aan of ,
2. Aan het einde van elke stap 2 vanwege gcd-regel 2.
Als we klaar zijn met stap 2, dan geldt en volgt . De uitvoer levert dus inderdaad op.
Immers, door toepassing van het Euclidisch algoritme, vinden we
omptest.org als je een OMPT examen moet maken.