高校数学 公式・解法ノート
必須

ユークリッドの互除法

着眼点a=bq+r なら \gcd(a,b)=\gcd(b,r)。割り算を余りが0になるまで続け、最後の割る数が最大公約数。

a=bq+r\ \Longrightarrow\ \gcd(a,b)=\gcd(b,r)

計算の過程を逆にたどると、ax+by=\gcd(a,b) の整数解が1組見つかる(不定方程式の特殊解)。

例題
1
391 と 299 の最大公約数を求めよ。
解答
391=299\cdot1+92
299=92\cdot3+23
92=23\cdot4
割り切れたので最大公約数は 23。
(検算:391=23\cdot17,\ 299=23\cdot13)
答 23
2
互除法を用いて、37x+13y=1 を満たす整数の組 (x,y) を1つ求めよ。
解答
37=13\cdot2+11、13=11\cdot1+2、11=2\cdot5+1。
逆にたどる:
1=11-2\cdot5
\ \ =11-(13-11)\cdot5=11\cdot6-13\cdot5
\ \ =(37-13\cdot2)\cdot6-13\cdot5=37\cdot6-13\cdot17。
答 (x,y)=(6,-17)(検算:222-221=1)
ポイント係数が小さいときは互除法を使わず、x=1,2,3,\dots と代入して見つける方が速い。

「整数の性質」の項目

  1. 素因数分解と約数の個数・総和必須
  2. 最大公約数・最小公倍数と ab=GL必須
  3. ユークリッドの互除法必須
  4. 1次不定方程式 ax+by=c必須
  5. 余りで分類する(n=3k, 3k+1, 3k+2)必須
  6. 合同式で余りを計算する差がつく
  7. 式の最大公約数 gcd(2n+1, n+3)差がつく
  8. 積の形に直す (x-a)(y-b)=k必須
  9. 大小を仮定して範囲を絞る差がつく
  10. n! に含まれる素因数の個数差がつく
  11. n 進法(整数と小数)必須
  12. フェルマーの小定理不要

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