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Conciso prueba de que cada común divisor divide GCD sin la identidad de Bezout?

En los números enteros, que sigue casi inmediatamente de la división de teorema y el hecho de que $a | x,y \implies a | ux + vy$ cualquier $u, v \in \mathbb{Z}$ que el mínimo común múltiplo de a $a$ $b$ divide cualquier otro múltiplo común.

En contraste, demostrando $e|a,b \implies e|gcd(a,b)$ parece ser la más difícil. En Primaria la Teoría de los números por Jones & Jones, no se intenta demostrar este hecho, hasta el establecimiento de la identidad de Bezout. Esta página de la Wikipedia tiene una prueba sin la identidad de Bezout, pero es complicado para mis ojos.

Traté de mi mano en ella, y lo que tengo parece que no hay más limpio:

Proposición: Si $e | a,b$,$e | gcd(a,b)$.

Prueba: Vamos A $d = gcd(a,b)$. Entonces si $e \nmid d$, por el teorema de la división de que hay algo de $q$ $c$ tal que $d = qe + c$$0 < c < r$.

Tenemos $a = k_1 d$$b = k_2 d$, por lo que sustituyendo obtenemos $a = k_1 (qe + c)$$b = k_2 (qe + c)$. Desde $e$ divide tanto a a$a$$b$, se debe dividir ambos $k_1 c$$k_2 c$. Esto implica que tanto $k_1 c$ $k_2 c$ son comunes múltiplos de $c$$r$.

Ahora vamos a $l = lcm(r, c)$. $l$ divide tanto a a$k_1 c$$k_2 c$. Desde $l = \phi c$ algunos $\phi$,$\phi | k_1, k_2$, lo $d \phi | a, b$.

Pero debemos tener $\phi > 1$ lo contrario $l = c$, lo que implica la $r | c$, lo que podría no ser el caso, ya que $c < r$. Por lo $d \phi$ es un divisor común mayor que $d$, lo cual es una contradicción. $\Box$

Pregunta: ¿hay un limpiador de prueba que me falta, o es esta aparentemente proposición elemental simplemente no es muy fácil de probar sin el uso de la identidad de Bezout?

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Math Gems Puntos 14842

Una fácil y la intuición es el uso de la prueba a continuación. Básicamente se construye $\rm\:gcd\:$ $\rm\:lcm\:$ mediante el empleo de la dualidad entre el mínimo y el máximo de elementos-ver el Comentario abajo. Esto es esencialmente cómo su vinculados Wikipedia la prueba, pero no la innata de la dualidad está ofuscado por la presentación. A continuación es una prueba estructurada a fin de que dicha dualidad es traído a la palestra.

$\rm{\bf Theorem}\quad c\mid a,b\iff c\mid d,\ \ $ $\rm\ \ d = ab/lcm(a,b).\ $ por lo tanto $\rm\ d = gcd(a,b).$

$\rm{\bf Proof}\qquad\ \ \, c\mid a,b \iff a,b\mid ab/c \iff lcm(a,b)\mid ab/c \iff c\mid ab/lcm(a,b)$

Así, por $\rm\:c = d\:$ dirección $(\Leftarrow)$ deducimos $\rm\:d\mid a,b,\:$ es decir $\rm\:d\:$ es un común divisor de a $\rm\:a,b.\:$ por el Contrario, por la dirección $(\Rightarrow)$ podemos deducir que $\rm\:d\:$ es divisible por cada común divisor $\rm\:c\:$ $\rm\:a,b,\:$ $\rm\:c\mid d\:\Rightarrow\: d\ge c,\:$ es decir $\rm\:d\:$ es un mayor común divisor (tanto la divisibilidad y la magnitud de sabios).

Comentario $\ $ La prueba demuestra que, en cualquier dominio, si $\rm\:lcm(a,b)\:$ existe $\rm\:gcd(a,b)\:$ existe y $\rm\ gcd(a,b)\,lcm(a,b) = ab.\ $ El innata de la dualidad en la prueba se aclara mediante el empleo de la involución $\rm\ x'\! = ab/x\ $ sobre los divisores de $\rm\:ab.\:$ $\rm\:x\mid y\color{#c00}\iff y'\mid x'.\:$ Reescritura de la prueba de uso de este

$$\begin{eqnarray}\rm c\mid a,b &\iff&\rm b,\,a\mid ab/c &\iff&\rm lcm(b,\,a)\mid ab/c &\iff&\rm c\mid ab/lcm(b,a)\\ \rm i.e.\ \ \ \ c\mid a,b &\color{#c00}\iff&\rm a',b'\mid c' &\iff&\rm lcm(a',b')\mid c' &\color{#c00}\iff&\rm c\mid lcm(a',b')'\end{eqnarray}\qquad $$

Ahora el innata de la dualidad es clara: $\rm\,\ gcd(a,b)\,=\,lcm(a',b')'$

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Matt Dawdy Puntos 5479

Podemos tener una idea de por ver lo que sucede con otros anillos. Un MCD de dominio es una parte integral de dominio $D$ tal que $\gcd$s existen en el sentido de que para cualquier $a, b \in D$ existe un elemento $\gcd(a, b) \in D$ tal que $e | a, e | b \Rightarrow e | \gcd(a, b)$. Una de Bézout de dominio es una parte integral de dominio de la satisfacción de la identidad de Bézout.

Como era de esperar, de Bézout dominios son MCD dominios, y la prueba es la que usted ya sabe. Resulta que el recíproco es falso, por lo que existen MCD dominios que no son de Bézout dominios; Wikipedia ofrece una construcción.

(Pero si usted está permitiendo que usted mismo el algoritmo de la división, ¿por qué tanto alboroto? La ruta de acceso desde el algoritmo de la división para la identidad de Bézout es sencillo. En todas estas pruebas para $\mathbb{Z}$ el algoritmo de la división que está haciendo la mayoría del trabajo.)

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Jim Petkus Puntos 3447

Esencialmente, depende de cómo se defina el mcd. Tenga en cuenta que mcd es el accronym de máximo común divisor.

Esto significa que la primera definición sería: $d=\gcd (a,b)$ es el mayor elemento (definido hasta la multiplicación por una unidad) de el conjunto de todos los divisores comunes de a$a$$b$. Donde el orden parcial es dada por la divisibilidad. Así que si $e$ es un divisor común de a$a$$b$, no es mayor que $d$, es decir,$e\mid d$.

Nota: esta definición tiene sentido, por ejemplo, en única factorización de dominios (en particular Euclidiana dominios o incluso dominios principales), de manera más general.

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