Máximo Común Divisor

Supón que tienes dos trozos de cuerda. Un trozo mide 36 pulgadas y el otro mide 24 pulgadas. Quieres cortar ambos trozos en tiras de igual longitud que sean lo más largas posible. ¿Cómo debes cortar los trozos?

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Puedes utilizar el concepto de máximo común divis or para resolver esto, porque estás dividiendo las longitudes de cuerda en trozos más pequeños (factores) de 48 y 32, y estás buscando la longitud más larga (mayor) posible que sea común a ambos trozos originales. Así, como el máximo común divisor de 48 y 32 es 1, debes cortar cada trozo de 12 pulgadas de largo.

Aquí estás utilizando el concepto del máximo común divisor para dividir algo en secciones más pequeñas. Hay muchas otras aplicaciones del máximo común divisor y este artículo te explicará qué es el máximo común divisor y dos métodos diferentes para hallarlo.

Significado del máximo común divisor

¿Qué es el máximo común divisor?

El máximo común divisor de un grupo de números enteros, a menudo abreviado como MCD, se define como el mayor número natural posible que divide a los números dados con cero como resto.

Para cubrir el caso en que ambos números enteros sean cero, se define \text{GCD}(0, 0)\ como 0.

El máximo común divisor tiene muchas aplicaciones prácticas, desde la simplificación de fracciones y la teoría de números hasta los algoritmos de cifrado.

El máximo común divisor (MCD) también se denomina máximo común divisor (MCD) o máximo común divisor (MCD).

Veamos un ejemplo rápido.

¿Qué es GCD(4,12)?

Respuesta:

El GCD de 4 y 12 es 4, ya que 4 es el mayor número natural que divide a 4 y 12 a la vez.

Otro ejemplo rápido.

¿Qué es GCD(36,16)?

Responde:

Sabes que los divisores de 36 son ±36,±18,±9,±3,±2,±1. Los divisores de 16 son 16,8,4,2,1. Recuerda que cuando eliges el MCD siempre tomas el mayor número natural que divide a ambos, por lo que el MCD siempre es un número positivo. Observando las listas de divisores, puedes ver entonces que \text{GCD}(-36, 16) = 2\).

¿Qué tipo de cosas son ciertas sobre el MCD?

Reglas del máximo común divisor

Para los enteros a,b y c, el MCD tiene las siguientes propiedades:

  • Propiedad de identidad: \(\text{GCD} (a,0)=|a|\).

  • Propiedad conmutativa: GCD(a,b)=GCD(b,a).

  • La propiedad asociativa: GCD(a,GCD(b,c))=GCD(GCD(a,b),c).

  • La propiedad distributiva: GCD(ab,ac)=aGCD(b,c).

Veamos un ejemplo que aplique las propiedades.

Encuentra lo siguiente:

(a) GCD(4,0)

(b) \textoGCD(10,24,35)

(c) \(\texto{GCD} ( 24, 36) \)

Responde:

(a) Utilizando la propiedad de identidad y la propiedad conmutativa,

Misplaced &

(b) Utilicemos la propiedad de asociación, que nos dice que

Misplaced &

Empezando por la que parece más fácil, GCD(24,35)=1. Así que

Misplaced &

(c) Éste es un buen lugar para utilizar la Propiedad Distributiva, ya que tanto 24 como 36 son divisibles por 2. Es decir

\[ \año{comienzo{alineación} \text{GCD} (24, 36) &= \text{GCD} (2\cdot 12, 2\cdot 18) &= 2\cdot \text{GCD} (12, 18). \fin \]

Sabes que tanto 12 como 18 son divisibles por 2, así que puedes volver a usar la Propiedad Distributiva para obtener

\[ \año{comienzo{alineación} \text{GCD} (24, 36) &= 2\cdot \text{GCD} (12, 18) &= 2\cdot \text{GCD} (2\cdot 6, 2\cdot 9)&= 2\cdot 2\cdot \text{GCD} (6, 9) &= 4\cdot \text{GCD} (6, 9) .\end{align} \]

Pero ahora 3 divide tanto a 6 como a 9, así que puedes usar la Propiedad Distributiva una vez más para obtener

\[ \año{comienzo{alineación} \text{GCD} (24, 36) &= 4 \cdot \text{GCD} (6, 9) \cdot \text{GCD} (3\cdot 2, 3\cdot 3)&= 4\cdot 3 \cdot \text{GCD} (2, 3) \cdot \text{GCD} (2, 3) &= 12 \cdot \text{GCD} (2, 3) .\end{align} \]

Como GCD(2,3)=1 ahora puedes decir que

GCD(24,36)=12.

Fíjate en que, antes de hallar el DGC, necesitas saber qué divisores (o factores) tienen los números, sobre todo qué divisores comunes tienen. Recuerda que un factor de un número a es un número b que se divide en a sin resto.

Hay dos formas principales de hallar el Máximo Común Divisor (MCD):

  1. hallando todos los divisores comunes (también llamado método del factor común); y

  2. utilizando el algoritmo euclídeo.

El método del factor común

En este método utilizas la inspección para escribir todos los divisores o factores de los números dados y eliges el mayor. Éste será tu máximo común divisor. Esto es más fácil de ver con un ejemplo.

Supongamos que queremos hallar el DGC de 12,46 y 78.

Responde:

Por inspección, puedes enumerar todos los factores de los tres números:

  • Los factores de 12 son 1,2,3,4,6,12.
  • Los factores de 46 son 1,2,23,46.
  • Los factores de 78 son 1,2,3,6,13,26,39,78.

Como el mayor número que aparece en las tres listas es 2, escribirías GCD(12,46,78)=2.

Veamos otro ejemplo.

Halla el máximo común divisor de 15 y 36.

Responde:

Puedes empezar escribiendo todos los divisores de 15 y 36:

  • Los divisores de 15 son 1,3,5,15.
  • Los divisores de 36 son 1,2,3,4,6,9,12,18,36.

Ahora puedes ver que hay dos divisores comunes a 15 y 36: 1 y 3.

Elige el que sea mayor, así que 3 es el máximo común divisor de 15 y 36.

Ahora bien, para hallar el MCD de números mayores, el método de hallar los divisores comunes se convertirá en un proceso muy largo y tedioso. Por eso se utiliza el Algoritmo del Máximo Común Divisor, también conocido como Algoritmo Euclídeo.

Algoritmo del Máximo Común Divisor

El algoritmo euclídeo es un proceso computacional que calcula el MCD de dos números enteros positivos. Utiliza residuos para hallar el máximo común divisor entre los dos números.

Veamos primero el proceso de la división larga. Tomemos dos números enteros positivos, a y b tales que a>b. La división euclídeaes un proceso para escribir a y b de la forma

a=qb+r

donde q es un entero positivo llamado cociente, y 0r<b se llama resto.

Veamos un ejemplo rápido de división larga.

Tomando los enteros 44 y 17 y realizando la división larga se obtiene

$$\begin{array}{r}2\phantom{)} $ 17{overline{\smash{\big)}$,44\phantom{)}}$ \underline{-~\phantom(}0\phantom{-b)}$ 44\phantom{)}$ \underline{-~\phantom{()}34}$ 10\phantom{)}$end{array}$$.

Por tanto, 44 dividido por 17 da el cociente 2 con resto 10.

Así pues, si a=44 y b=17, al sustituir en la fórmula se obtiene

\[a=qb+ra44=217+10.\a].

Pasos del algoritmo euclídeo

Toma dos enteros positivos, a y b tales que a>b. Para calcular el \textoGCD(a,b), los pasos del Algoritmo Euclídeo son:

Paso 1: Divide a entre b de modo que a=bq1+r1 donde r1 es el resto cuando b se divide entre a. Entonces

GCD(a,b)=GCD(b,r1).

Paso 2: Como b>r1, divide b entre r1 de modo que b=r1q2+r2. Entonces

\text{GCD} (b,r_1)=\text{GCD} (r_1,r_2).

Paso 3: Como r1>r2, sabes que r1=r2q3+r3. Es decir

GCD(r1,r2)=GCD(r2,r3).

Paso 4: Repite esto para los restos hasta que rk=0.

Paso 5: Entonces tienes

\[\inicio{alineación} \text{GCD} (a,b)&=\text{GCD} (b,r_1) \text{GCD} (r_1, r_2) \text{GCD} (r_1, r_2) \text{GCD} (r_{k-1}, r_k) \text{GCD} (r_{k-1},0) \text{GCD} (r_{k-1},0) \text{GCD} (r_{k-1}) . \end{align}\}]

Por tanto, el GCD es el último resto distinto de cero de la división euclídea. Por supuesto, la mejor forma de entenderlo es con algunos ejemplos.

Ejemplos del máximo común divisor

Empecemos con uno en el que sabes que la respuesta debe ser 1, para que veas que el Algoritmo Euclídeo funciona.

Utiliza el Algoritmo Euclídeo para hallar el MCD de 44 y 17.

Contesta:

Paso 1: Como 44>17, divide 44 entre 17 de modo que 44=172+10 donde 10 es el resto al dividir 44 entre 17. Entonces

\[\text{GCD} (44,17)=\text{GCD} (17,10) .\]

Paso 2: Ahora divide 17 entre 10, de modo que 17=110+7. Así que

GCD(17,10)=GCD(10,7).

Paso 3: Ahora 10=17+3, así que

\[\text{GCD} (10,7)=\text{GCD} (7,3) .\]

Paso 4: Aquí 7=23+1, así que

GCD(7,3)=GCD(3,1).

Paso 5: En este paso, 3=13 sin resto. Por tanto, GCD(44,17)=1.

Veamos otro ejemplo.

Halla el DGC de 12 y 30 utilizando el Algoritmo Euclídeo.

Contesta:

Como 30>12, a=30 y b=12 en el Algoritmo Euclídeo.

Paso 1: Ahora tienes que escribir a en la forma a=bq+r, lo que te da 30=(122)+6.

Sabes que GCD(a,b)=GCD(b,r), por lo que

GCD(30,12)=GCD(12,6).

Paso 2: Ahora, deja que b=12 y r1=6 y vuelve a realizar el mismo proceso. Es decir, 12=(62)+0.

Ahora r1=6 y r2=0, entonces

GCD(r1,r2)=GCD(6,0)=6.

Paso 4: Espera, el algoritmo termina en cuanto obtienes un resto de 0, ¡que ya tienes! Eso significa que puedes saltarte el Paso 4.

Paso 5: Ahora ya sabes que

\[ \inicio{alineación} \text{GCD} (6,0) &=\text{GCD} (12,6) \text{GCD} (30,12) \\=6 . \fin].

Por tanto, el MCD de 30 y 12 es 6.

Máximo común divisor de tres números

¡Ya has visto ejemplos en los que has hallado el DGC de tres números! Recuerda que utilizabas

la Propiedad Asociativa:

GCD(a,GCD(b,c))=GCD(GCD(a,b),c).

Si quieres, puedes utilizar el Algoritmo Euclídeo para hallar el MCD de dos de los números y luego volver a utilizarlo para hallar el MCD de los tres.

Halla el máximo común divisor de 32, 254 y 372.

Respuesta:

Primero utilizarías el Algoritmo Euclídeo para hallar GCD(32,254)=2. Luego puedes volver a utilizar el Algoritmo Euclídeo para ver que GCD(2,372)=2.

Entonces, por la Propiedad Asociativa

\[ \año{comienzo{alineación} \text{GCD} (32, 254, 372) &=\text{GCD} (\text{GCD} (32,254), 372) \ &=texto{GCD} (2,372)&=2 . \fin].

¿Te preguntarás qué pasa con el MCD de los polinomios?

Máximo común divisor de polinomios

Hallar el MCD de dos polinomios es muy parecido a hallar el MCD de dos números. Requiere la factorización de polinomios y, a veces, la división larga de polinomios. Para más información sobre estos temas, consulta Operaciones con polinomios y Factorización de polinomios.

Máximo común divisor - Puntos clave

  • El máximo común divisor de un conjunto de números es el mayor número natural por el que se pueden dividir todos los números del conjunto.
  • El MCD puede hallarse encontrando todos los factores del conjunto de números e identificando el mayor factor común a todos los números de ese conjunto. Alternativamente, el DGC puede determinarse utilizando el Algoritmo Euclídeo. Esto significa, para dos números enteros a y b, escribir a en la forma a=bq+r y repetir este proceso hasta r=0. Ambos métodos te dan la misma respuesta.
  • El GCD satisface las siguientes propiedades:
    • Propiedad de identidad: \(\text{GCD} (a,0)=|a|\).

    • Propiedad Conmutativa: GCD(a,b)=GCD(b,a).

    • La propiedad asociativa: GCD(a,GCD(b,c))=GCD(GCD(a,b),c).

    • La propiedad distributiva: GCD(ab,ac)=aGCD(b,c).

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Máximo Común Divisor
Preguntas frecuentes sobre Máximo Común Divisor
¿Qué es el Máximo Común Divisor?
El Máximo Común Divisor (MCD) es el mayor número que puede dividir exactamente a dos o más números.
¿Cómo se encuentra el Máximo Común Divisor?
Para encontrar el MCD, descompone cada número en sus factores primos y toma el producto de los factores comunes con el menor exponente.
¿Cuál es el MCD de 12 y 15?
El MCD de 12 y 15 es 3. Los divisores comunes de 12 y 15 son 1 y 3, siendo 3 el mayor.
¿Para qué se usa el Máximo Común Divisor?
El MCD se usa para simplificar fracciones, resolver problemas de divisibilidad y encontrar soluciones a ciertas ecuaciones en matemáticas.
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