第一節 最大公因式和最小公倍式的關係
關於最大公因式和最小公倍式的問題

此前,我們已經學會了最大公因式(GCD)最小公倍式(LCM)的概念,及它們的計算方法。這一節將學習解決關於 GCD 和 LCM 的問題。

我們先看看以下例子:

GCD 和 LCM 的關係

給定兩個或以上的多項式\(\;f_1,\ldots,f_n\),我們知道它們的 GCD 整除任何一個\(\;f_i\),而任何一個\(\;f_i\;\)又整除它們的 LCM,所以

兩個或以上的多項式之 GCD 整除它們的 LCM。

如果只有兩個多項式\(\;f\;\)和\(\;g\),它們就有更進一步的關係。我們將透過以下的活動來探討這個關係。

互動活動 —— GCD 和 LCM 的關係

在附設的模擬模型中,輸入單項式\(\;f=mx^ay^bz^c\;\)和\(\;g=nx^py^qz^r\;\)後,這兩個單項式的 GCD 和 LCM 會被顯示出來。

現在請輸入\(\;f=10x^3y^2z^2\;\)和\(\;g = 6x^2y^2z^3\),並完成下表,注意當中 GCD 和 LCM 的係數需為正數。

  係數 \(x\;\)的幂 \(y\;\)的幂 \(z\;\)的幂
\(f\)
\(g\)
GCD
LCM
\(f\times g\)
GCD \(\times\) LCM

現在請在右面的模擬模型中輸入\(\;f=14x^2y^3\;\)和\(\;g = 21x^3yz\),並完成下表,注意當中 GCD 和 LCM 的係數需為正數。

  係數 \(x\;\)的幂 \(y\;\)的幂 \(z\;\)的幂
\(f\)
\(g\)
GCD
LCM
\(f\times g\)
GCD \(\times\) LCM

設\(\;f(x)=x^2-1\;\)和\(\;g(x)=x^2-x\)。

兩者的 GCD 是

\(x\)

\(x-1\)

\(x+1\)

\(x^2-1\)

兩者的最小公倍式是

\(x(x-1)(x+1)\)

\((x^2-1)(x^2-x)\)

\(x^4-x\)

\(x^4-1\)

\(f(x)\times g(x)\;\)是

\(x(x-1)(x+1)\)

\(x(x-1)^2(x+1)\)

\(x(x-1)(x+1)^2\)

 

GCD \(\times\) LCM 是

\(x(x-1)(x+1)\)

\(x(x-1)^2(x+1)\)

\(x(x-1)(x+1)^2\)

 

思考 從以上例子中,你能看到甚麼結論嗎?

對任意兩個首項係數為正數的多項式\(\;f\;\)和\(\;g\),我們總有 \[f\times g = {\rm GCD}\times {\rm LCM}。\] 這裡的 GCD 和 LCM 均取首項為正數者。

注意 以上結論對於三個或以上的多項式的 GCD 和 LCM 不成立。你能想出一個例子來說明這件事嗎?

單項式的 GCD 和 LCM
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