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輸入計算

輸入兩個以上的正整數,例如 12, 18, 24

數學公式

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結果

最大公因數(G.C.D.)
6
亦稱 GCF/HCF
最小公倍數(L.C.M.)
72
最小的共同倍數
已輸入的數字 3
演算方法 輾轉相除法

這個計算機能做什麼

這個工具可針對任何兩個以上的整數,一次求出數論中兩個重要的量:最大公因數(G.C.D.)——英文又稱 Greatest Common Factor(GCF)或 Highest Common Factor(HCF)——以及最小公倍數(L.C.M.)。最大公因數是能整除所有輸入數字的最大正整數;最小公倍數則是能被所有輸入數字整除(沒有餘數)的最小正整數。從約分分數、通分,到排程安排、齒輪比與密碼學,這兩個概念可說是無所不在。

使用方法

輸入兩個以上的正整數,數字之間以逗號或空格分隔,例如 12, 18, 24,然後送出。負數會自動取絕對值,小數則會四捨五入到最接近的整數。計算機會同時回傳最大公因數與最小公倍數。若其中任一數值為 0,最小公倍數會顯示為 0,因為 0 與其他數字之間沒有共同的正倍數。

公式解析

針對兩個數字,最大公因數採用輾轉相除法(歐幾里得演算法):將數對 \((a, b)\) 反覆替換為 \((b, a \bmod b)\),直到第二個數變成 0 為止,此時剩下的第一個數就是最大公因數。最小公倍數則由下式推導而來:

$$\operatorname{lcm}(a_1,\dots,a_k) = \frac{|a_i \cdot a_j|}{\gcd(a_i,a_j)}$$

這種運算順序是為了避免數值溢位。若有三個以上的數字,則採兩兩配對的方式逐步計算:先把目前的結果與下一個數字結合,再與下一個結合,依此類推。

范氏圖,交集標註為兩數的最大公因數,聯集標註為最小公倍數
公共質因數構成最大公因數;所有因數合起來構成最小公倍數。
展示歐幾里得演算法將 gcd(a,b) 替換為 gcd(b, a mod b) 的步驟鏈
歐幾里得演算法不斷替換數對,直到餘數為零。

實際範例

以 12、18、24 為例。先算 \(\gcd(12, 18) = 6\),再算 \(\gcd(6, 24) = 6\),所以最大公因數為 6。至於最小公倍數:

$$\operatorname{lcm}(12, 18) = \frac{12 \times 18}{6} = 36$$

接著

$$\operatorname{lcm}(36, 24) = \frac{36 \times 24}{12} = 72$$

所以最小公倍數為 72。驗算:\(72 \div 12 = 6\)、\(72 \div 18 = 4\)、\(72 \div 24 = 3\),而 6 也能整除這三個輸入數字。

常見問題

GCD 跟 GCF 或 HCF 是一樣的嗎?是的——Greatest Common Divisor、Greatest Common Factor 與 Highest Common Factor 是同一個數字的三種不同稱呼,中文都譯作「最大公因數」。

如果兩個數字沒有任何共同因數呢?若最大公因數為 1,代表這兩個數字互質,此時它們的最小公倍數就等於兩數相乘的結果。

可以輸入超過兩個數字嗎?可以。你想輸入幾個整數都行,計算機會針對整個數列一併算出最大公因數與最小公倍數。

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