最小公倍数的性质详解

最小公倍数(LCM)的性质能帮助我们简化复杂的计算,并揭示数字之间是如何相互作用的。从它与素数的互动方式到它与零的关系,这些性质构成了解决广泛数学问题的基础。

最小公倍数有多种性质,包括交换律、结合律、分配律等,学习这些对于掌握最小公倍数至关重要。

交换律

数字的顺序不会影响最小公倍数的结果。

> LCM(a, b) = LCM(b, a)

示例: LCM(3, 13) = 39 且 LCM(13, 3) = 39

结合律

最小公倍数满足结合律,这意味着在求多个数字的最小公倍数时,数字的分组方式不会影响最终结果。

> LCM(a, b, c) = LCM (LCM (a, b), c) = LCM(a, LCM(b, c))

示例: LCM(10, 5, 7) = LCM (LCM (10, 5), 7) = LCM(10, LCM(5, 7))
解题过程:

> 1. LCM(10, 5, 7) = 70 ….. (i)

>

> 2. 使用 (LCM(10, 5), 7) 计算 LCM:

> LCM(10, 5) = 10,然后 LCM(10, 7) = 70 ….. (ii)

>

> 3. 使用 LCM(10, LCM(5, 7)) 计算 LCM:

> LCM(5, 7) = 35,然后 LCM(10, 35) = 70 ….. (iii)

>

> 从 (i)、(ii) 和 (iii) 的结果可以看出,

> 因此,LCM(10, 5, 7) 在所有情况下都等于 70,这验证了结合律。

分配律

最小公倍数支持分配律,遵循以下规则:

> LCM(da, db, dc) = d × LCM(a, b, c)

示例: LCM(8, 12, 16)
解题过程:

> LCM(8, 12, 16) = 48

>

> 8 = 4 × 2

> 12 = 6 × 2

> 16 = 8 × 2

>

> 使用分配律:

> LCM (8, 12, 16) = LCM (4 × 2, 6 × 2, 8 × 2)

> LCM (4 × 2, 6 × 2, 8 × 2) = 2 × LCM (4, 6, 8)

> 48 = 2 × 24

>

> 因此,分配律得到了验证,即 LCM (da, db, dc) = d × LCM (a, b, c)。

幂等性

一个数与其自身的最小公倍数就是它本身。

> LCM(a, a) = a

示例: LCM(7, 7) = 7

素数的最小公倍数

两个不同素数的最小公倍数是它们的乘积。

> LCM(p, q) = p × q (其中 p 和 q 是素数)。

示例: LCM(5, 7) = 35
注意: 如果两个数字是互质的(即它们的最大公约数 GCD 为 1),那么它们的最小公倍数也是这两个数的乘积。示例: LCM(20, 27) = 20 × 27 = 540

一个数及其倍数的最小公倍数

当两个数中,其中一个数是另一个数的倍数时,它们的最小公倍数始终等于那个较大的数。

> LCM(p, q) = q (其中 q 是 p 的倍数)。

示例: LCM(25, 75) = 75,因为 75 是 25 的倍数。
延伸阅读: 关于最小公倍数的有趣事实

LCM 与 GCD 的关系

两个数的最小公倍数和最大公约数(GCD)的乘积,等于这两个数本身的乘积。

> LCM(a, b) ⋅ GCD(a, b) = a ⋅ b

示例: LCM(12, 15) ⋅ GCD(12, 15) = 12 ⋅ 15

  • LCM(12, 15) = 60, GCD(12, 15) = 3, 且 60 ⋅ 3 = 180 = 12 ⋅ 15

0 的最小公倍数

任何数与 0 的最小公倍数是未定义的,因为每个数都是 0 的倍数,这会导致倍数集合是无限的。

> LCM(n, 0) = undefined

示例: LCM(0, 6) = undefined

一个数与 1 的最小公倍数

任何数与 1 的最小公倍数是它本身。

> LCM(n, 1) = n

示例: LCM(12, 1) = 12

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