两个互质的数不能凑出来的数证明
当正整数A与B互质时,用A和B表示不出的最大数为A*B-A-B。
证明:
两个互质的数A、B(无论是否相差为1),最小公倍数为AB。
设a(n)为使式子a(n)B mod A = n成立的最小正整数,
其中n从1到A-1。可以证明,0<a(n)<A。
显然a(n)不可能为A的倍数。
如果a(n)>A,则有a(n)B mod A = (a(n)-A)B mod A = n,
:即a(n)-A也是使以上式子成立的正整数,但显然比a(n)小,
因此不是最小正整数。所以a(n)<A。
令n从1到A-1,由于所有的a(n)都小于A且显然各不相同
不可能同一个数除以A能得到两个不同的余数),
所以a(1)到a(A-1)就是1到A-1的一个排列。
这时,我们考察所有大于AB数X,
X=AB+mA+n,n为X除以A的余数。
我们先用B个A表示AB,m个A表示mA。
这时我们将把其中一些A换成B,使得余数n消失。
由上面的式子,a(n)B = pA + n,因此,可以用a(n)个B替换掉p个A。
而显然这时,pA=a(n)B-n<AB,即p<B,因此有足够的A被替换掉。
就是说,凡是大于AB的数都可以用A与B表示。
设A>B
进一步考察X小于AB但大于AB-A时的情况。
此时X=(B-1)A+n,n为X除以A的余数
先用B-1个A凑成(B-1)A。
然后我们将把其中一些A换成B,使得余数n消失。
由上面的式子,a(n)B = pA + n,因此,可以用a(n)个B替换掉p个A。
而显然这时,pA=a(n)B-n<AB,即p<B,因此有足够的A(B-1个足够了)被替换掉。
因此,AB-A到AB之间的数可以用A、B表示。
又显然AB-A是A的倍数,可以用A表示。
由于a(n)>0,而小于AB且大于AB-A的数都可以用若干个A及至少1个B表示出来,
因此将这些数都减掉一个B也能表示出来。
即大于AB-A-B但小于AB-B的数都用A、B表示得出来。
又由于A>B,所以AB-B>AB-A,即大于AB-A-B但小于AB-A的数都能表示出来。
也就是说凡大于AB-A-B的数都能表示出来。
假设AB-A-B可以用A和B表示,即AB-A-B=mA+nB,
移项可得(B-m-1)*A=(n+1)*B,而n+1>0,
也就是说等式两边不为0。
根据n+1<=A且A、B互质,只能有A=n+1,B-m-1=B,得出m=-1,
与前提矛盾。
所以,AB-A-B无法用A、B表示。