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求最大公約數(shù),公元前300年歐幾里得的方法,遠(yuǎn)比老師教的簡單

科學(xué)信仰
泛科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)作者??茖W(xué)是一種規(guī)律,信仰是一種態(tài)度。
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“求最大公約數(shù)”,聽到這幾個字,是不是覺得腦袋瓜子“嗡嗡”的,好像一瞬之間就被拽回了學(xué)生時代。

對于一些人而言,學(xué)生時代可以算得上是一場綿長的噩夢,所以在醒來之后,便把夢中的一切都拋之腦后了,至于“最大公約數(shù)”是什么,也早已不記得了,那就讓我們來回憶一下。現(xiàn)在假設(shè)有兩個整數(shù),分別是A和B,如果A除以B之后得到的仍然是一個整數(shù),那么我們就稱A為“B的倍數(shù)”,稱B為“A的約數(shù)”,而A和B這兩個數(shù)字的最大公共約數(shù)就是“最大公約數(shù)”。

那么如何求得兩個數(shù)字的最大公約數(shù)呢?已經(jīng)記不得求解最大公約數(shù)的知識是小學(xué)學(xué)習(xí)的,還是初中教授的了,但求解最大公約數(shù)的方法,你一定記得,即便是不記得了,只要一聽到就會覺得似曾相識,那就是“分解質(zhì)因數(shù)”。

對于“分解質(zhì)因數(shù)”這個詞,所有人應(yīng)該都有所印象,但至于什么是分解質(zhì)因數(shù),如何分解質(zhì)因數(shù),恐怕就沒有幾個人記得了。不過不記得也不要緊,既然忘了,就讓它忘卻吧,因為通過分解質(zhì)因數(shù)的方法求得最大公約數(shù)實在是過于繁瑣了,而且效率不高。

現(xiàn)在我們要來說一種非常簡單且效率極高的方法,不過這并不是什么新方法,而是早在公元前300年就已經(jīng)出現(xiàn)了,著名的古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得將這種方法記載在了《幾何原本》之中,而現(xiàn)在我們就將這種方法稱之為輾轉(zhuǎn)相除法,如果我們在小學(xué)的時候就知道了這種方法,那么一定能夠成為班級里的“最大公約數(shù)之王”?,F(xiàn)在我們就舉一個實例來介紹這種簡單的方法,隨便選兩個數(shù)字,110和24。

要求110和24的最大公約數(shù),用不著去分解質(zhì)因數(shù),只需要通過幾步簡單的除法就可以了。

首先我們用110除以24,所得到的商是4,而余數(shù)是14。接下來我們用剛才的除數(shù)24除以余數(shù)14,所得到的商是1,余數(shù)是10。第三步用上一步的除數(shù)14除以余數(shù)10,得到商是1,余數(shù)是4。第四步用第三步的除數(shù)10除以余數(shù)4,得到商是2,余數(shù)是2。最后一步,還是用上一步的除數(shù)4除以余數(shù)2,得到商是2,余數(shù)為0。余數(shù)為0就不可以再繼續(xù)計算了,所以最終的商2就是110和24的最大公約數(shù)。

就是如此簡單,只需要學(xué)會加減乘除就可以高效率地計算最大公約數(shù),而用不著去搞什么分解質(zhì)因數(shù)。歐幾里得的方法固然簡單,但現(xiàn)實中總有些人對于數(shù)字不太感冒,那也沒有關(guān)系,靠畫圖同樣可以求解最大公約數(shù)。

還是以110和24兩個數(shù)字為例,要通過圖解法來求最大公約數(shù),首先我們就要畫出一個長方形,這個長方形的長為110,而寬為24。

現(xiàn)在我們要做的就是用大量一模一樣的正方形將這個長方形填滿,而能夠恰好將這個長方形填滿的最大的正方形就是這兩個數(shù)字的最大公約數(shù)?,F(xiàn)在問題來了,如何能夠找到最大的且剛好可以將這個長方形填滿的正方形呢?首先我們先在這個長方形的一邊放入一個邊長為24的正方形,而剩余的空間為長86、寬24的長方形。之后再放入一個邊長24的正方形,剩余的空間為長62、寬24。繼續(xù)放入邊長24的正方形,剩余空間為長38、寬24。最后再放入一個邊長24的正方形,剩余空間為14x24。

現(xiàn)在已經(jīng)放不下邊長為24的正方形了,所以我們放入一個邊長為14的正方形,剩余空間為14X10。

邊長為14的正方形也放不下了,于是我們只能放入一個邊長為10的正方形,剩余空間為4X10。

現(xiàn)在能夠放下邊長為4的正方形了,我們放入兩個,這樣就剩下了一個4X2的區(qū)域,在這個區(qū)域之中放入兩個邊長為2的正方形,剛好可以將其填滿。現(xiàn)在我們就知道了,能夠恰好將這個長方形填滿的最大的正方形就是邊長為2的正方形,所以2就是110和24的最大公約數(shù),這個結(jié)果與歐幾里得的輾轉(zhuǎn)相除法所得的結(jié)果是完全一樣的。

既然有如此簡單直觀、效率又高的方法,為什么老師還要讓我們通過分解質(zhì)因數(shù)的方法來求最大公約數(shù)呢?其實原因很簡單,我們在上學(xué)的時候所學(xué)的很多知識并不是用于解決問題的,而是用來鍛煉思維的,如果我們企圖用學(xué)校學(xué)的知識來解決實際問題,你可能會發(fā)現(xiàn)這個世界太過復(fù)雜了。

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