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关于「为什么余数总是小于 $b$?」

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理解原因

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欧几里得算法会终止,因为在每一步中,余数都严格小于前一个除数。由于第二个参数是一个非负整数,并且在每一步中都在减小,它最终必须达到零。

适用条件:算法在非负整数上运行。;每一步将数字对 (a,b)(a,b) 替换为 (b,a mod b)(b, a\bmod b)。;当 b>0b > 0 时,余数 a mod ba\bmod b 严格小于 bb。

理解原因

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根据带余除法的定义,对于任意整数 aa 和 bb(b>0b>0),存在唯一的整数 qq 和 rr,使得 a=bq+ra = bq + r 且 0≤r<b0 \le r < b。这个对 rr 的约束确保余数始终严格小于除数 bb,这对于算法的终止至关重要。

适用条件:bb 是正整数。;aa 是非负整数。;运算是 a mod ba \bmod b。

判断用途

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在欧几里得步骤 gcd⁡(a,b)=gcd⁡(b,a mod b)\gcd(a,b)=\gcd(b,a\bmod b) 中,余数 a mod ba\bmod b 成为数字对的新第二个参数。它在下一次迭代中替换了原始的被除数 aa。

适用条件:aa 是非负整数。;bb 是正整数。;运算是欧几里得步骤 gcd⁡(a,b)=gcd⁡(b,a mod b)\gcd(a,b)=\gcd(b,a\bmod b)。