如何证明辗转相除法(欧几里得算法)
欧几里得算法是数学中用来求解最大公约数的一种最普遍算法。在了解欧几里得算法的证明过程之前,建议大家先来了解一下求解GCD(最大公约数)的两种方式,博客链接在下:
于是我们知道了,所谓的欧几里得算法就是这么一个东西:
[forall a,bin N,b
eq 0,Longrightarrow gcd(a,b)=gcd(b,a\%b)
]
下面我们要来证明这个定理。
这个定理的证明采用了数学归纳法和分类讨论思想(呵呵数学)。
首先,假如(a<b),那么显然会有(a\%b=a),也就会出现(gcd(a,b)=gcd(b,a)),显然成立。
然后,在(age b)的时候,我们设(a=x imes b+y),也就是我们将其分解成为了商乘以除数加余数的形式。
注意!我们在证明很多带有取模运算的定理的时候,将模运算的被模数化成这种形式都是相当管用的,一定要积累这种方法!
分解为商乘以除数加余数的形式后,对于(a,b)的任何一个公约数(d),都会有(d|a,d|x imes b),所以就会有(d|(a-x imes b))(这个位置的证明是显然的,大家好好想一想就能明白)
那么,因为(a=x imes b+y,d|(a-x imes b)),有(d|y)。根据模运算的定义,有(a\%b=y),那么,欧几里得算法就证明完毕了。