наибольший общий делитель и наименьшее общее кратное

наибольший общий делитель и наименьшее общее кратное
Множество делителей
Рассмотрим такую задачу: найти делитель числа 140. Очевидно, что у числа 140 не один делитель, а несколько. В таких случаях говорят, что задача имеетмножество решений. Найдем их все. Прежде всего разложим данное число на простые множители:
140 = 2 ∙ 2 ∙ 5 ∙ 7.
Теперь мы без труда можем выписать все делители. Начнем с простых делителей, то есть тех, которые присутствуют в разложении, приведенном выше:
2, 5, 7.
Затем выпишем те, которые получаются попарным умножением простых делителей:
2∙2 = 4, 2∙5 = 10, 2∙7 = 14, 5∙7 = 35.
Затем — те, которые содержат в себе три простых делителя:
2∙2∙5 = 20, 2∙2∙7 = 28, 2∙5∙7 = 70.
Наконец, не забудем единицу и само разлагаемое число:
1, 140.
Все найденные нами делители образуют множество делителей числа 140, которое записывается с помощью фигурных скобок:
Множество делителей числа 140 =
{1, 2, 4, 5, 7, 10, 14, 20, 28, 35, 70, 140}.
Для удобства восприятия мы выписали здесь делители (элементы множества) в порядке возрастания, но, вообще говоря, это делать необязательно. Кроме того, введем сокращение записи. Вместо «Множество делителей числа 140» будем писать «Д(140)». Таким образом,
Д(140) = {1, 2, 4, 5, 7, 10, 14, 20, 28, 35, 70, 140}.
Точно так же можно найти множество делителей для любого другого натурального числа. Например, из разложения
105 = 3 ∙ 5 ∙ 7
мы получаем:
Д(105) = {1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105}.
От множества всех делителей следует отличать множество простых делителей, которые для чисел 140 и 105 равны соответственно:
ПД(140) = {2, 5, 7}.
ПД(105) = {3, 5, 7}.
Следует особо подчеркнуть, что в разложении числа 140 на простые множители двойка присутствует два раза, в то время как во множестве ПД(140) — только один. Множество ПД(140) — это, по своей сути, все ответы на задачу: «Найти простой множитель числа 140». Ясно, что один и тот же ответ не следует повторять больше одного раза.
Сокращение дробей. Наибольший общий делитель
Рассмотрим дробь
105 / 140.
Мы знаем, что эту дробь можно сократить на такое число, которое одновременно является и делителем числителя (105) и делителем знаменателя (140). Взглянем на множества Д(105) и Д(140) и выпишем их общие элементы.

Д(105) = {1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105};
Д(140) = {1, 2, 4, 5, 7, 10, 14, 20, 28, 35, 70, 140}.

Общие элементы множеств Д(105) и Д(140) =
{1, 5, 7, 35}.

Последнее равенство можно записать короче, а именно:
Д(105) ∩ Д(140) = {1, 5, 7, 35}.
Здесь специальный значок «∩» («мешок отверстием вниз») как раз и указывает на то, что из двух множеств, записанных по разные стороны от него, надо выбрать только общие элементы. Запись «Д(105) ∩ Д(140)» читается «пересечение множеств Дэ от 105 и Дэ от 140».
[Заметим по ходу дела, что с множествами можно производить разные бинарные операции, почти как с числами. Другой распространенной бинарной операцией является объединение, которое обозначается значком «∪» («мешок отверстием вверх»). В объединение двух множеств входят все элементы как того, так и другого множества:
ПД(105) = {3, 5, 7};
ПД(140) = {2, 5, 7};
ПД(105) ∪ ПД(140) = {2, 3, 5, 7}. ]
Итак, мы выяснили, что дробь
105 / 140
можно сократить на любое из чисел, принадлежащих множеству
Д(105) ∩ Д(140) = {1, 5, 7, 35}
и нельзя сократить ни на какое другое натуральное число. Вот все возможные способы сокращения (за исключением неинтересного сокращения на единицу):

105	=	105/5	=	21	;
140		140/5		28

105	=	105/7	=	15	;
140		140/7		20

105	=	105/35	=	3	.
140		140/35		4

Очевидно, что практичнее всего сокращать дробь на число, по возможности большее. В данном случае это число 35, про которое говорят, что оно является наибольшим общим делителем (НОД) чисел 105 и 140. Это записывается как
НОД(105, 140) = 35.
Впрочем, на практике, если нам даны два числа и требуется найти их наибольший общий делитель, мы вовсе не должны строить какие-либо множества. Достаточно просто разложить оба числа на простые множители и подчеркнуть те из этих множителей, которые являются общими для обоих разложений, например:
105 = 3 ∙ 5 ∙ 7;
140 = 2 ∙ 2 ∙ 5 ∙ 7.
Перемножая подчеркнутые числа (в любом из разложений), получаем:
НОД(105, 140) = 5 ∙ 7 = 35.
Разумеется, возможен случай, когда подчеркнутых множителей окажется больше двух:
168 = 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 7;
396 = 2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 3 ∙ 11.
Отсюда видно, что
НОД(168, 396) = 2 ∙ 2 ∙ 3 = 12.
Особого упоминания заслуживает ситуация, когда общих множителей совсем нет и подчеркивать нечего, например:
42 = 2 ∙ 3 ∙ 7;
55 = 5 ∙ 11.
В этом случае,
НОД(42, 55) = 1.
Два натуральных числа, для которых НОД равен единице, называютсявзаимно простыми. Если из таких чисел составить дробь, например,
42 / 55,
то такая дробь является несократимой.
Вообще говоря, правило сокращения дробей можно записать в таком виде:

a	=	a / НОД(a, b)	.
b		b / НОД(a, b)

Здесь предполагается, что a и b — натуральные числа, а вся дробь положительна. Если мы теперь припишем знак «минус» к обоим частям этого равенства, то получим соответствующее правило для отрицательных дробей.
Сложение и вычитание дробей. Наименьшее общее кратное
Пусть требуется вычислить сумму двух дробей:

1	+	1	.
105		140

Мы уже знаем, как раскладываются на простые множители знаменатели:
105 = 3 ∙ 5 ∙ 7;
140 = 2 ∙ 2 ∙ 5 ∙ 7.
Из этого разложения сразу следует, что, для того чтобы привести дроби к общему знаменателю, достаточно числитель и знаменатель первой дроби умножить на 2 ∙ 2 (произведение неподчеркнутых простых множителей второго знаменателя), а числитель и знаменатель второй дроби — на 3 («произведение» неподчеркнутых простых множителей первого знаменателя). В результате знаменатели обеих дробей станут равны числу, которое можно представить так:
2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5 ∙ 7 = 105 ∙ 2 ∙ 2 = 140 ∙ 3 = 420.
Нетрудно видеть, что оба знаменателя (как 105, так и 140) являются делителями числа 420, а число 420, в свою очередь, кратно обоим знаменателям, — и не просто кратно, оно является наименьшим общим кратным (НОК) чисел 105 и 140. Это записывается так:
НОК(105, 140) = 420.
Приглядевшись повнимательнее к разложению чисел 105 и 140, мы видим, что
105 ∙ 140 = НОК(105, 140) ∙ НОД(105, 140).
Точно так же, для произвольных натуральных чисел b и d:
b ∙ d = НОК(b, d) ∙ НОД(b, d).
Теперь давайте доведем до конца суммирование наших дробей:

1	+	1	=
105		140

1	+	1	=
3 ∙ 5 ∙ 7		2 ∙ 2 ∙ 5 ∙ 7

2 ∙ 2	+	3	=
2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5 ∙ 7		2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5 ∙ 7

4 + 3	=
2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5 ∙ 7

7	=
2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5 ∙ 7

1	=
2 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 5

1	.
60

Подобным же образом можно посчитать разность:

1	−	1	=
105		140

4	−	3	=
105 ∙ 4		140 ∙ 3

4	−	3	=
420		420

1	.
420