可公度量

數學概念之一

可公度量(commensurable quantities)亦稱可通約量,是數學的基本概念之一。指兩個同是第三個量的整倍數的量,對於兩個正量A與B,若存在第三個量C,使A=pC,B=qC同時成立,這裡p,q為自然數,則稱量A與量B可公度或可通約,且稱C是A與B的一個公度,這時稱A與B是可公度量或可通約量。若不存在自然數p,q與量C使A=pC,B=qC成立,則稱A與B是不可公度或不可通約,這時A,B是不可公度量或不可通約量。公度的概念在數學史上曾起過重要作用,因為當時人們尚未認識無理數,所以對於有關無理數的問題就歸結為不可公度的量來解決。

基本介紹


作線段度量時,如果兩條線段都能用第三條線段量盡,即兩條線段都是第三條線段的整數倍,則把第三條線段稱為前兩條線段的一個 公度,這兩條線段就叫做 可公度量(或 可通約量),由於公度的 仍是一個公度,可知沒有最小的公度,但公度顯然不會超過兩條線段中的較小者,故公度中必有最大者,稱為 最大公度。

相關分析


假設A、B 是可通約的兩個量,它們的比是既約分數。用輾轉相除法求m與n的最高公因數,結果一定是1。如果兩個量可通約,那麼輾轉相度一定有量完的時候。這時候充當除數的那個量就是 公度(common measure);
圖1
圖1
反過來,若是輾轉相度永不停止,那麼這兩個量就是叵通約的。例如等腰直角三角形ABC中,弦AB與股AC就沒有公度。這因為在AB上取,又作AE平分 交BC 於E,這時
所以
可見,也是等腰直角三角形。
當我們以AC度AB時,量一次剩下DB。以DB度AC和以DB度BC一樣,量一次剩下BE。下邊雖說可以再量,然而DB與BE互度時,工作的實質毫不減於AC與AB的互度。可見這項互度工作永遠不能休止,由此知道這是不可度的。

相關定理


定理一 設A,B可通約,A,C可通約,B,C則可通約。
定理二 設A,B量可通約,那麼與A是可通約量, 與B也是可通約量。
證明:根據假設:那麼,
所以 是可通約量。同理可證 也是可通約量。
定理三設A,B是可通約量,而且 則與A, 與B也各是可通約量。
證明: 所以 。由此即得與A是可通約量,同理可證與B也是。
定理四 設A,B是可通約量,k是任何自然數或分數,那麼,kA和B是可通約量。