دو مفهوم ب.م.م و ک.م.م کاربردهای زيادی در نظريه اعداد دارند.
فرض كنيد a و b دو عدد صحيح باشند كه لااقل یكی از آنها غيـر صـفر اسـت. عـدد طبيعـی d را (ب.م.م) يعنـی بزرگترين مقسوم عليه مشترک اين دو عدد گوئيم، هرگاه:
1) d|b,d|a
2) ساير مقسوم عليه های مشترک a و b از d كوچكتر باشند. در اين صورت می نويسيم:
(a,b)=d
اگر a|b ، آنگاه (a,b)=|a| است. به ویژه:
(a,a)=|a|,(a,0)=|a|
البته عبارت (0,0) بی معنی است.
حالت خاص زير در مورد ب.م.م اعداد اهميت بسياری دارد.
دو عدد a و b را نسبت به هم اول يا (مُتَبايِن) گوئيم، هرگاه:
(a,b)=1
به دو مورد در ارتباط با اين مفهوم توجه کنيد:
واضح است که (4,9)=1 و بنابراين متباين بودن اعداد ربطی به اول بودن تک تک آنها ندارد.
ولی عکس آن صحيح است:
اگر p و q دو عدد اول مختلف باشند، همواره: (p,q)=1 .
دو عدد a و b وقتی نسبت به هم اول هستند که در تجزيه ی اين دو عدد به عددهای اول، عامـل اول مـشترکی وجود نداشته باشد. برای نمونه؛
چون 35=5×7,48=22×3 ، بنابراین (48,35)=1 است.
مثال
1 نشان دهيد عدد 77 نسبت به هر سه عدد 64، 81 و 125 اول است.
تجزيه ی اين عددها به صورت زير است:
77=7×11,64=26,81=34,125=53
چون 77 با هيچ كدام عامل مشترک ندارد، نسبت به همه ی آنها اول است.
2 نشان دهيد دو عدد فرد متوالی همواره نسبت به هم اول هستند.
دو عدد فرد متوالی به صورت 2n+1 و 2n+3 هستند. قرار می دهیم: (2n+1,2n+3)=d . طبق تعریف:
d|2n+1d|2n+3→−→d|2n+3−(2n+1)→d|2→d=1∨d=2
چون عدد ها فرد هستند، d=2 غیرممکن بوده و در نتیجه (2n+1,2n+3)=1 است.
اکنون مضرب های مشترک دو عدد صحيح را بررسی می کنيم:
فرض كنيم a و b دو عدد صحيح باشند كه هر دو غير صفر هستند. عدد طبيعـی c را (ک.م.م) يعنـی کوچـکتـرين مضرب مشترک اين دو عدد گوئيم، هرگاه:
1) b|c,a|c
2) ساير مضرب های مثبت و مشترک a و b از c بزرگتر باشند. در اين صورت می نويسيم:
[a,b]=c
هر گاه a|b ، آنگاه [a,b]=|b| است؛ به ویژه:
[a,±a]=|a|,[±1,a]=|a|
مثال
برای دو عدد صحيح غير صفر a و b ، مقادير زير را حساب کنيد.
[a,(a,b)],(a,[a,b])
چون (a,b)|a,a|[a,b] ، جواب دو مورد برابر |a| است.
اگر عددهای داده شده را تجزيه کنيد، در اين صورت:
ابتدا توجه کنيد:
اگر a و b دو عدد صحيح و (a,b)=d باشد، آنگاه (ad,bd)=1 است.
اکنون فرض کنيد (a,b)=d باشد، آنگاه:
قرار می دهيم: bd=b′,ad=a′
طبق مرحله ی قبل خواهيم داشت: a=a′d و b=b′d و البته (a′,b′)=1
به جای اينکه دنبال اعداد نسبتاً بزرگ a و b بگرديد، بهتر است دنبال عددهای کوچکتر و متباين a′ و b′ بگردید.
ک.م.م بر حسب a′ و b′
ک.م.م برابر [a,b]=a′b′d است، زیرا:
[a,b]=a′d×b′dd⇒[a,b]=a′b′d
اگر (a,b)=1 باشد، آنگاه [a,b]=|ab|
اگر a و b اعدادی صحيح باشند، آنگاه نشان دهيد (ab+1,a)=1 .
قرار می دهیم: (ab+1,a)=d
طبق تعريف بايد d|a و لذا d هر مضرب a از جمله ab را عاد می كند. بنابراين:
d|abd|ab+1→d|ab+1−d|ab→d|1→d=1
تهیه کننده: علیرضا نورالدّینی