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计算 / 数论#短除法

短除法

用一个共同的质因数依次去除所给的数,直到商两两互质;左侧所有除数之积即 gcd,左侧除数与底部商之积即 lcm。

直观场景

把“依次提取公共质因数”的过程压缩成一张倒立的长除式:每一行分一个公因数出去,最后留下的就是再也分不动的“互质骨架”。

推导思路

  1. 把要求的几个数横排写好,左侧画一道竖线。
  2. 选一个能整除所有数的质数 p,写在左侧;下一行每个数都除以 p。
  3. 继续选下一个公共质因数,直到一行里的数两两互质(再无公共质因数)。
  4. gcd = 左侧所有除数之积。
  5. lcm = 左侧所有除数 × 最后一行所有剩余商之积。

公式 / 要点

  • 求 gcd 时,必须用“所有数都能整除”的质数;求 lcm 时,可放宽到“至少两个数能整除”的质数(不能整除的数原样落下)。
  • 短除法适合 2~4 个数同时求 gcd / lcm,比反复用恒等式更直观。

典型例题

1短除求 gcd 与 lcm
用短除法求 gcd(36, 60) 与 lcm(36, 60)。
  1. 2 | 36, 60 → 18, 30;2 | 18, 30 → 9, 15;3 | 9, 15 → 3, 5(互质)。
  2. gcd = 2 × 2 × 3 = 12。
  3. lcm = 2 × 2 × 3 × 3 × 5 = 180。
2三数同时短除
求 lcm(12, 18, 30)。
  1. 2 | 12, 18, 30 → 6, 9, 15。
  2. 3 | 6, 9, 15 → 2, 3, 5(两两互质)。
  3. lcm = 2 × 3 × 2 × 3 × 5 = 180。

小结:三数及以上同时操作,能省掉两两递推。

常见误区

  • 短除时只能用质数,用合数会重复或漏掉因子。
  • 求 lcm 一定要把“没被这一行整除的数”原样抄下,不能丢弃。

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