Что такое общий делитель чисел
Как находить наибольший общий делитель (НОД) двух чисел
Одной из задач, вызывающих проблему у современных школьников, привыкших к месту и не к месту использовать калькуляторы, встроенные в гаджеты, является нахождение наибольшего общего делителя (НОД) двух и более чисел.
Невозможно решить никакую математическую задачу, если неизвестно, о чём собственно спрашивают. Для этого нужно знать, что означает то или иное выражение, используемое в математике.
Общие понятия и определения
Необходимо знать:
В математике приняты следующие записи:
Различные способы найти НОД
Проще всего ответить на вопрос как найти НОД в том случае, когда меньшее число является делителем большего. Оно и будет в подобном случае наибольшим общим делителем.
Например, НОД (15;45) = 15, НОД (48;24) = 24.
Но такие случаи в математике являются весьма редкими, поэтому для того, чтобы находить НОД используются более сложные приёмы, хотя проверять этот вариант перед началом работы все же весьма рекомендуется.
Способ разложения на простые сомножители
Если необходимо найти НОД двух или более различных чисел, достаточно разложить каждое из них на простые сомножители, а затем произвести процесс умножения тех из них, которые имеются в каждом из чисел.
Пример 1
Рассмотрим, как находить НОД 36 и 90:
НОД (36;90) = 1*2*3*3 = 18.
Теперь посмотрим как находить то же самое в случае трёх чисел, возьмём для примера 54; 162; 42.
Как разложить 36 мы уже знаем, разберёмся с остальными:
Таким образом, НОД (36;162;42) = 1*2*3 = 6.
Следует заметить, что единицу в разложении писать совершенно необязательно.
Рассмотрим способ, как просто раскладывать на простые множители, для этого слева запишем необходимую нам цифру, а справа станем писать простые делители.
Разделять колонки можно, как знаком деления, так и простой вертикальной чертой.
Евклидов способ
Этот вариант известен человечеству ещё со времён древнегреческой цивилизации, он во многом проще, и приписывается великому математику Евклиду, хотя весьма похожие алгоритмы применялись и ранее. Этот способ заключается в использовании следующего алгоритма, мы делим большее число с остатком на меньшее. Затем наш делитель делим на остаток и продолжаем так действовать по кругу пока не произойдёт деление нацело. Последнее значение и окажется искомым наибольшим общим делителем.
Приведём пример использования данного алгоритма:
попробуем выяснить какой НОД у 816 и 252:
Итак, по завершении нашего процесса мы получили НОД (816;252) = 12.
Действия при необходимости определения НОД если задано более двух значений
Мы уже разобрались, что делать в случае, когда имеется два различных числа, теперь научимся действовать, если их имеется 3 и более.
При всей кажущейся сложности, данная задача проблем у нас уже не вызовет. Сейчас мы выбираем два любые числа и определяем искомое для них значение. Следующим шагом отыскиваем НОД у полученного результата и третьего из заданных значений. Затем снова действуем по уже известному нам принципу для четвёртого пятого и так далее.
Заключение
Итак, при кажущейся большой сложности поставленной перед нами изначально задачи, на самом деле все просто, главное уметь выполнять безошибочно процесс делений и придерживаться любого из двух описанных выше алгоритмов.
Видео
С помощью видео вы сможете узнать, как найти наибольший общий делитель.
Вычисление НОД — ошибка, которой не замечают
Что такое НОД, все знают еще со школы. Для тех, кто подзабыл, напомню: НОД — наибольший общий делитель, делящий два целых числа без остатка. Например, НОД чисел 100 и 45 равен 5, а НОД чисел 17 и 7 равен 1. Существует несколько различных алгоритмов поиска этого числа. Однако, несмотря на то, что это достаточно простые алгоритмы, часто совершают одну маленькую, но очень существенную ошибку.
Алгоритмы вычисления НОД
Естественно, чаще всего пишут первый вариант — он легко запоминается, быстро пишется и достаточно быстро работает.
Претесты
Реализации корректно работают на таких тестах:
Естественно, они будут работать и на подобных тестах, где в качестве аргументов выступают целые неотрицательные числа. Но что, если…
Первые тесты с подвохом
… если заменить одно из чисел нулем? Например так:
Классический алгоритм Евклида (№3) уже попадает в бесконечный цикл.
Копаем глубже
Согласно определению, НОД может быть определен для любых двух целых чисел. Так почему бы не попробовать тесты, где одно из чисел — отрицательное:
Все становится еще интереснее. Первые две реализации выдают в качестве ответа -5. Третий алгоритм снова попадает в бесконечный цикл. Вместе с ним в бесконечном цикле оказывается пятый алгоритм. Четвертый падает по StackOverFlow — скорее всего тоже попадает в бесконечный цикл.
Но ведь ответ -5 — неправильный. По определению НОД — наибольший общий делитель. А таковым является число 5. Ведь и первое, и второе число делятся без остатка на 5. Значит и первые две реализации не дают верный ответ.
Почему решения №№3-5 попадают в бесконечный цикл?
Алгоритм Евклида попадает в цикл из-за бесконечного увеличения аргументов, если один из них отрицательный. Действительно, если посмотреть на эти строки, то можно заметить, что при отрицательном a (или b) операция вычитания заменяется сложением.
Аналогичное происходит в четвертом и пятом алгоритме:
В ситуации, когда a или b равны 0, то происходит бесконечное вычитание нуля, которое никаким образом не меняет значения аргументов.
Так что же не так?
Все эти алгоритмы корректны для входных данных, когда оба числа a и b — целые неотрицательные числа. Но вспомним еще раз — НОД существует для любых двух целых чисел.
Что же делать?
В качестве аргументов в функцию можно передавать абсолютное значение чисел, тогда ответ будет корректен:
Второй способ решения задачи — возвращать абсолютное значение ответа:
Второй вариант гораздо предпочтительнее: будет производиться меньше лишних вычислений, чем в первом варианте.
Итоги
Мы рассмотрели пять различных вариантов вычисления наибольшего общего делителя. Для каждого из них мы указали входные данные, на которых ответ существует, но решение «падает», а также способ решения проблемы.
Такие небольшие ошибки чаще всего допускаются по причине того, что не замечают «скользкие» места решения какой-то задачи. Часть из них отлавливается в процессе тестирования, а часть остается незамеченной.
В ситуации с вычислением НОД почти все реализации приведены с ошибкой. В Сети я нашел лишь парочку корректно работающих решений, остальные идентичны тем, что приведены в начале поста.
Наибольший общий делитель НОД.
Но многие натуральные числа делятся нацело ещё и на другие натуральные числа.
— число 12 делится на 1, на 2, на 3, на 4, на 6, на 12;
— число 36 делится на 1, на 2, на 3, на 4, на 6, на 12, на 18, на 36.
Кратко наибольший общий делитель чисел a и b записывают так:
Пример: НОД (12; 36) = 12.
Делители чисел в записи решения обозначают большой буквой «Д».
Наибольший общий делитель (НОД), свойства.
Это означает, в частности, что для приведения дроби к несократимому виду надо разделить её числитель и знаменатель на их НОД.
и поэтому 
представим в виде линейной комбинации чисел m и n:
.
Вычисление наибольшего общего делителя (НОД).
Эффективными способами вычисления НОД двух чисел являются алгоритм Евклида и бинарный алгоритм. Кроме того, значение НОД (m,n) можно легко вычислить, если известно каноническое разложение чисел m и n на простые множители:
где 
— различные простые числа, а 
и 
— неотрицательные целые числа (они могут быть нулями, если соответствующее простое отсутствует в разложении). Тогда НОД (m,n) и НОК(m,n) выражаются формулами:
Если чисел более двух: 
, их НОД находится по следующему алгоритму:
— это и есть искомый НОД.
Также, для того, чтобы найти наибольший общий делитель, можно разложить каждое из заданных чисел на простые множители. Потом выписать отдельно только те множители, которые входят во все заданные числа. Потом перемножаем между собой выписанные числа – результат перемножения и есть наибольший общий делитель.
Разберем пошагово вычисление наибольшего общего делителя:
1. Разложить делители чисел на простые множители:
2. Подчёркиваем одинаковые простые множители в обоих числах:
64 = 2 • 2 • 2 • 2 • 2 • 2
3. Находим произведение одинаковых простых множителей и записываем ответ:
НОД (28; 64) = 2 • 2 = 4
Ответ: НОД (28; 64) = 4
Оформить нахождение НОД можно двумя способами: в столбик (как делали выше) или «в строчку».
Первый способ записи НОД:
НОД (48; 36) = 2 • 2 • 3 = 12
Второй способ записи НОД:
Теперь запишем решение поиска НОД в строчку. Найти НОД 10 и 15.
Наименьшее общее кратное
Общее кратное. Наименьшее общее кратное.
Общим кратным нескольких чисел называется число, которое делится на каждое из этих чисел. Например, числа 9, 18 и 45 имеют общее кратное 180. Но 90 и 360 – тоже их общие кратные. Среди всех общих кратных всегда есть наименьшее, в данном случае это 90. Это число называется наименьшим общим кратным (НОК).
Чтобы найти наименьшее общее кратное (НОК) нескольких чисел надо:
1 ) представить каждое число как произведение его простых множителей, например:
2) записать степени всех простых множителей:
3) выписать все простые делители (множители) каждого из этих чисел;
4) выбрать наибольшую степень каждого из них, встретившуюся во всех разложениях этих чисел;
5) перемножить эти степени.
Выписываем наибольшие степени всех простых делителей
Наибольший Общий Делитель
Наибольший общий делитель
Общий делитель. Наибольший общий делитель.
Общим делителем нескольких чисел называется число, которое является делите-лем каждого из них. Например, числа 36, 60, 42 имеют общие делители 2, 3 и 6. Среди всех общих делителей всегда есть наибольший, в данном случае это 6. Это и естьнаибольший общий делитель (НОД).
Чтобы найти наибольший общий делитель (НОД) нескольких чисел надо:
1) представить каждое число как произведение его простых множителей, например:
2) записать степени всех простых множителей:
3) выписать все общие делители (множители) этих чисел;
4) выбрать наименьшую степень каждого из них, встретившуюся во всех произведениях;
5) перемножить эти степени.
Выпишем наименьшие степени общих делителей 2 и 3
Множители
Простые и составные числа
Все целые числа (кроме 0 и 1) имеют минимум два делителя: 1 и самого себя. Числа, не имеющие других делителей, называютсяпростыми числами. Числа, имеющие другие делители, называются составными (или сложными) числами. Простых чисел – бесконечное множество. Ниже приведены простые числа, не превосходящие 200:
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43,
103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151,
157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199.
Разложение на простые множители
Всякое составное число может быть единственным образом представлено в виде произведения простых множителей. Например,
Для небольших чисел это разложение легко делается на основе таблицы умножения. Для больших чисел рекомендуем пользоваться следующим способом, который рассмотрим на конкретном примере. Разложим на простые множители число 1463. Для этого воспользуемся таблицей простых чисел:
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43,
47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97, 101,
103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151,
157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199.
Перебираем числа по этой таблице и останавливаемся на том числе, которое является делителем данного числа. В нашем примере это 7. Делим 1463 на 7 и получаем 209. Теперь повторяем процесс перебора простых чисел для 209 и останавливаемся на числе 11, которое является его делителем (см. параграф «Признаки делимости»). Делим 209 на 11 и получаем 19, которое в соответствии с этой же таблицей является простым числом. Таким образом, имеем: 1463 = 7 ∙ 11 ∙ 19, т.е. простыми делителями числа 1463 являются 7, 11 и 19. Описанный процесс можно записать следующим образом:
Признаки делимости
Признаки делимости
Признаки делимости на 2, 4, 8, 3, 9, 6, 5, 25, 10, 100, 1000, 11.
Признаки делимости на 3 и 9. Число делится на 3, если егосумма цифр делится на 3. Число делится на 9, если его сумма цифр делится на 9.
Признак делимости на 6. Число делится на 6, если оно делится на 2 и на 3.
Признак делимости на 100. Число делится на 100, если две егопоследние цифры – нули.
Признак делимости на 1000. Число делится на 1000, если триего последние цифры – нули.
Признак делимости на 11. На 11 делятся только те числа, у которых сумма цифр, стоящих на нечётных местах, либо равна сумме цифр, стоящих на чётных местах, либо отличается от неё на число, делящееся на 11.
Существуют признаки делимости и для некоторых других чисел, однако они более сложные и в программе средней школы не рассматриваются.
3 + 7 + 8 + 0 + 1 + 5 = 24, а это число делится на 3. Данное
число делится на 5, так как его последняя цифра 5. Наконец,
это число делится на 11, так как суммы его нечётных цифр:
3 + 8 + 1 = 12 и чётных цифр 7 + 0 + 5 = 12 равны.
Но это число не делится на 2, 4, 6, 8, 9, 10, 25, 100 и 1000, так как …
Нахождение НОД по алгоритму Евклида и с помощью разложения на простые множители
Рассмотрим два основных метода нахождения НОД двумя основными способами: с использованием алгоритма Евклида и путем разложения на простые множители. Применим оба метода для двух, трех и большего количества чисел.
Алгоритм Евклида для нахождения НОД
Алгоритм Евклида позволяет с легкостью вычислить наибольший общий делитель для двух положительных чисел. Формулировки и доказательство алгоритма Евклида мы привели в разделе «Наибольший общий делитель: определитель, примеры».
Суть алгоритма заключается в том, чтобы последовательно проводить деление с остатком, в ходе которого получается ряд равенств вида:
Решение
Решение
Решение
Нахождение НОД с помощью разложения чисел на простые множители
Для того, чтобы найти наибольший общий делитель двух чисел методом разложения на множители, необходимо перемножить все простые множители, которые получаются при разложении этих двух чисел и являются для них общими.
Решение
Найдем все простые множители чисел 72 и 96 :
72 36 18 9 3 1 2 2 2 3 3
96 48 24 12 6 3 1 2 2 2 2 2 3
Нахождение НОД трех и большего количества чисел
Решение
А теперь давайте рассмотрим еще один способ вычисления НОД для тех и большего количества чисел. Мы можем найти НОД, перемножив все общие простые множители чисел.
Решение
Нахождение НОД отрицательных чисел
Если нам приходится иметь дело с отрицательными числами, то для нахождения наибольшего общего делителя мы можем воспользоваться модулями этих чисел. Мы можем так поступить, зная свойство чисел с противоположными знаками: числа n и — n имеют одинаковые делители.
Решение
Решение