最大公約数
最大公約数(さいだいこうやくすう、英: greatest common divisor)とは、少なくとも1個が0ではない複数の整数の公約数のうち最大のものを指す。
しばしば「G.C.D.」や「G.C.M. (Greatest Common Measure)」、「G.C.F. (Greatest Common Factor)」、「H.C.F. (Highest Common Factor)」等の省略形で記述される。
定義
2つ以上の整数 [math]a_1,\ldots ,a_n[/math]の最大公約数とは、[math]a_1,\ldots, a_n[/math] の公約数のうち最大の正整数である。
つまり、[math]a_1,\ldots, a_n[/math]を
- [math]a_j =\varepsilon_j\prod_{p\;\mathrm{prime}} p^{e_p (j)} \quad (e_p (j)\ge 0,\;\varepsilon_j =\pm 1)[/math]
と素因数分解したとき、[math]a_1,\ldots, a_n[/math] の最大公約数は
- [math]\prod_{p\;\mathrm{prime}} p^{\min\{e_p(1),\ldots ,e_p(n)\}}[/math]
で与えられる。
例えば、30 と 42 の公約数は 1, 2, 3, 6 であるから、最大公約数は 6 である。
諸概念
2つ以上の整数 [math]a_1,\ldots, a_n[/math] の最大公約数が1 であるとき、[math]a_1,\ldots, a_n[/math] は互いに素であるという。
正整数 a, b に対して、a と b の最大公約数 gcd (a, b) と最小公倍数 lcm (a, b) との間には
- [math]\operatorname{gcd} (a,b)\cdot \operatorname{lcm} (a,b)=ab[/math]
という関係がある。
しかし、この関係式は3つ以上の正整数に対しては一般には成立しない。例えば、a = 2, b = 6, c = 15 とすると、gcd (a, b, c) = 1, lcm (a, b, c) = 30 であるが、abc = 180 である。
多項式の最大公約数
多項式の公約数のうち、最も次数の高いものを最大公約数という。例えば、[math]x^3 -x[/math] と [math]x^3 +x^2 -x-1[/math] の最大公約数は [math]x^2 -1[/math] である。
多項式の最大公約数は、定数倍を除いて一意に決まる。
一般の環の場合
一般にGCD整域(例えば一意分解整域)においても、最大公約数が(単元倍を除いて一意に)存在する。
参考文献
- 高木貞治 『初等整数論講義第2版』 共立出版、東京、1971年。
関連項目
- ユークリッドの互除法 - 代表的な計算方法
- 公約数
- 公倍数
- 最小公倍数
- 多項式