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¿Es $\gcd(x+y, xy)-\gcd(x, y)$ un número par o impar?

Supongamos que $d=\gcd(x, y)$

Me doy cuenta de que $d$ es un divisor común de $x+y$ y $xy$, y su máximo común divisor sería algún múltiplo de $d$, digamos $kd$. Entonces $$\gcd(x+y, xy)-\gcd(x, y)=kd-d=d(k-1)$$ así que ya que $d$ puede ser cualquier valor, depende de si $k-1$ es siempre par o impar para que haga que todo sea par/impar.

Ahí es donde me pierdo. No tengo mucha experiencia en este tema, así que podría estar completamente equivocado. Y perdón si el formato es malo, estoy luchando en el móvil.

De todos modos, gracias de antemano.

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JMoravitz Puntos 14532

Supongamos que $x$ y $y$ son ambos pares. Entonces $\gcd(x+y, xy)$ y $\gcd(x,y)$ también son pares, y la diferencia de dos números pares es nuevamente par.

Ahora, supongamos que al menos uno de ellos es impar. Entonces uno de $x+y$ o $xy$ es impar y se sigue que $\gcd(x+y, xy)$ y $\gcd(x,y)$ también son impares. La diferencia de dos números impares es par.

Por lo tanto, $\gcd(x+y, xy)-\gcd(x,y)$ siempre es par.

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David HAust Puntos 2696

Es par: los gcds tienen la misma paridad ya que el número primo $\!\!\!\!\!\!\!\overbrace{p\mid x\!+\!y,xy \iff p\mid x,y}^{\textstyle x\!+\!y\equiv 0\equiv xy\iff x\equiv 0\equiv y}\!\!\!\!\!\! $ (aquí $\,p=2)$.

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Paolo Leonetti Puntos 2966

Bienvenido a StackExchange.

Como has escrito correctamente, si $d:=\mathrm{mcd}(x,y)$ y $k:=\frac{\mathrm{mcd}(x+y,xy)}{d} \in \mathbf{N}$, entonces $$ S:=\mathrm{mcd}(x+y,xy)-\mathrm{mcd}(x,y)=d(k-1). $$ En este punto, si $d$ es par, entonces claramente $S$ es par. Por lo tanto, nuestra pregunta sería: ¿es $S$ siempre par?

Para encontrar un contraejemplo, si existe, necesitarías que ambos $d$ y $k-1$ sean impares, es decir, $d$ impar y $k$ par. Entonces, supongamos que $d$ es impar, y realiza la sustitución $x=dX$ y $y=dY$, con $\mathrm{mcd}(X,Y)=1$. Se sigue que $$ S=d\left(\mathrm{mcd}(X+Y,dXY)-\mathrm{mcd}(X,Y)\right)=d\left(\mathrm{mcd}(X+Y,dXY)-1\right). $$ Ahora, ¿cuál es el valor de $\mathrm{mcd}(X+Y,dXY)$? $X$ es coprimo con $Y$, por lo tanto esto es igual a $\mathrm{mcd}(X+Y,d)$, que es un divisor de $d$, siendo este un número impar. Para concluir: $$ \textstyle S=d\left(\underbrace{\mathrm{mcd}(X+Y,d)}_{\text{impar}}-1\right) $$ implica que $S$ siempre es par.

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fleablood Puntos 5913

Suponga que todo lo relevante es un número entero.

$\gcd(par,par) = par$[1]

$\gcd(X, impar) = impar$.[2]

$X\cdot par = par$[3]

$impar \cdot impar = impar$[4]

$impar \pm par = impar$ pero $mismo \pm mismo = par$.[5]

Eso debería darte la respuesta.

$\gcd(par+par, par*par) - \gcd(par,par) = \gcd(par,par)-\gcd(par,par) = par - par = par$.

$\gcd(par+impar, par*impar) -\gcd(par, impar) = \gcd(impar, par)-\gcd(par,impar)=impar-impar = par$.

$\gcd(impar+impar, impar*impar) - \gcd(impar,impar) = \gcd(par, impar)-\gcd(impar,impar)= impar -impar = par$.

Por lo tanto, sí, $\gcd(x+y, xy) -\gcd(x,y)$ siempre es par.

........

[1] a través de [5] son obvias, ¿verdad?

[1]. Los números pares son divisibles por $2$ así que su $\gcd$ será divisible por $2$.

[2]. Los números impares no tienen al $2$ como factor primo así que ningún factor común con un número impar tendrá al $2$ como factor primo.

[3]. Cada múltiplo de un múltiplo de $2$ es un múltiplo de $2$.

[4]. a) el lema de Euclides dice que si $2|x,y$ entonces $2|x$ o $2|y$ así que si $x$ e $y$ son ambos impares $2|xy$ es imposible. (O podríamos hacerlo de manera más convencional: $(2k+1)(2j+1) = 2(2kj +k + j) +1$.)

[5]. Mmm... sería divertido llegar a la línea más delgada para argumentar esto. No estoy seguro de cuál es el argumento más elegante, pero algunos no elegantes son obvios.

$X + par = paridad\ de \ X$ porque $2|par$ así que $2|X+par \iff 2|X$. y $X + impar = paridad \ opuesta \ de \ X$ porque $2\not \mid impar$ así que $impar \equiv \pm 1 \pmod 2$ y $X+impar \equiv X\pm 1 \equiv \begin{cases}0+1=1\\1-1=0 \end{cases}$.

Pero eso es exactamente lo opuesto de elegante.

Supongo que deberíamos ir con lo poco elegante: $mismo \pm mismo = (2j+\begin{cases}0\\1\end{cases}) \pm (2k\mp\begin{cases}0\\1\end{cases})= 2(j\pm k)=par$ mientras que $impar \pm par = (2k+1) \pm 2j = 2(k\pm j) + 1 = impar$.

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runeh Puntos 1304

Esta no es la prueba más pulida, pero ilustra el uso de $\gcd (a, b)=\gcd(b, b-a)$ que puede resultar útil para simplificar problemas de este tipo, y es una técnica que vale la pena destacar.

Nota que $\gcd(x+y, xy)= \gcd (xy, xy-x-y)=\gcd (xy, (x-1)(y-1)-1)$ y esto es claramente impar a menos que tanto $x$ como $y$ sean pares (uno de los dos números es impar).

Si tanto $x$ como $y$ son pares, entonces ambos gcd son pares. De lo contrario, ambos son impares.

Si crees que la paridad es constante como se sugiere en la pregunta, establecer $x=y=1$ resolverá el problema por ti.

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