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以集合论探究约数和倍数关系的新视角

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以集合论探究约数和倍数关系的新视角
  总结与归纳,可表达为:

  card(∪ni=1Ai)=(-1)0·∑ni=1card(Ai)+(-1)1·∑n-1i1=1∑n i2=i1+1card(Ai1∩Ai2)+(-1)2∑n-2i1=1∑n-1 i2=i1+1∑n i3=i2+1card(Ai1∩Ai2∩Ai3)+…+(-1)n-1·card(∩ni=1Ai).(7)

  可以猜想四个、五个、六个甚至更多自然数的最大公约数、最小公倍数,以及这些自然数本身之间的关系,与(6)式表达式的结构类似.推广上述思路,由(7)式,我们又得到任意n个自然数的最大公约数、最小公倍数,以及这些自然数本身之间关系为:

  [a1,a2,a3,…,an]=a1·a2·a3·…·an·(a1,a2,a3)·…(a1,a2)·(a1,a3)·…·(a1,an)·(a2,a3)·…·(an-1,an)·….(8)

  在(8)式中,奇数个自然数的最大公约数总是位于分子上,偶数个自然数的最大公约数总是位于分母上.

  结 语

  以集合运算的视角,发现整数中约数、倍数以及整数本身之间关系,与集合并交差运算的结构相似性,采用类比思想,推导出任意多个自然数与其最大公约数和最小公倍数之间的关系表达式.

  初等数论貌似简单,但真正掌握并非易事,它的内容严谨简洁,方法奇巧多变,蕴含了丰富的数学思想方法.善于观察,运用形象思维和类比思想,是解决此类数论问题的有效途径之一.

  【参考文献】

  [1]潘承洞,潘承彪.初等数论(第三版).北京:北京大学出版社,2013.

  [2]邬永光.用同余理论证明数的整除.内蒙古师范大学学报(教育科学版),1998(4).

  [3]吕烈翰.关于整除问题.数学通报,1982(11).

  [4]罗从文.自然数的约数集构成的KleeneStone代数.华中师范大学学报(自然科学版),2005(3).

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