Bézout の定理(最小の線形結合)(集合を使わない土台)
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Bézout の定理の別証明:\(as + bt\)(\(s, t\) は整数)の形の正の自然数のうち最小のものが最大公約数になる(Metamath の bezout と同じ方法)。60b は互除法の漸化式(gcd の公理 gcd𝕄)を使う証明で、こちらは gcd の公理を使わない。
1 準備
整数 \(\mathbb{Z}\) の計算(\(a + (-(gq))\) の展開)と、整数の場合分け(自然数か、自然数の符号を変えたもの)。
ZC …
\(m \in \mathbb{Z} \Longrightarrow m \in \mathbb{M} \mathbin{\rm o\!r} \exists a \in \mathbb{M} . m = - a\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\)Lng …
\(x , y \in \mathbb{Z} \Longrightarrow x \cdot ( - y ) = - ( x \cdot y )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZCLAC …
\(x , y , u , w \in \mathbb{Z} \Longrightarrow ( x + y ) + ( u + w ) = ( x + u ) + ( y + w )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,LngLRg …
\(a , b , c , d , s , t , q \in \mathbb{Z} \Longrightarrow ( a \cdot c + b \cdot d ) + ( - ( ( a \cdot s + b \cdot t ) \cdot q ) ) = a \cdot ( c + ( - ( s \cdot q ) ) ) + b \cdot ( d + ( - ( t \cdot q ) ) )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC2 主定理
自然数 \(a, b\)(\(0\) でない方がある)に対し、\(as + bt\)(\(s, t\) は整数)の形の正の自然数の中で最小のものを \(g\) とする。最小の元が在ることは、\(x\) が最小でなければ \(x\) 未満にも無い、という強い帰納法(SIND)で示す。
Lleast …
\(a , b \in \mathbb{M} , ( a \neq 0 \mathbin{\rm o\!r} b \neq 0 ) \Longrightarrow \exists g \in \mathbb{M} . ( g \neq 0 , \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . g = a \cdot s + b \cdot t , \forall z \in \mathbb{M} . ( ( z \neq 0 , \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . z = a \cdot s + b \cdot t ) \Longrightarrow g \le z ) )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg\(g\) が最小なら \(g\) は \(as + bt\) の形の \(u\) を割る。\(u = gq + r\)(\(r < g\))の余り \(r = u - gq\) も \(as + bt\) の形になり、\(r \neq 0\) なら \(g \le r\) と矛盾する。
Ldvd …
\(a , b , g , u \in \mathbb{M} , g \neq 0 , \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . g = a \cdot s + b \cdot t , \forall z \in \mathbb{M} . ( ( z \neq 0 , \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . z = a \cdot s + b \cdot t ) \Longrightarrow g \le z ) , \exists c \in \mathbb{Z} . \exists d \in \mathbb{Z} . u = a \cdot c + b \cdot d \Longrightarrow g \mid u\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg ,Lleast共通の約数 \(d\) は \(g = as + bt\) も割る。\(a = da'\)、\(b = db'\) なら \(g = d(a's + b't)\)。\(a's + b't\) は整数で、\(g\) が自然数・\(g \neq 0\) なので自然数。
LDz …
\(d , a , b , s , t \in \mathbb{Z} \Longrightarrow ( d \cdot a ) \cdot s + ( d \cdot b ) \cdot t = d \cdot ( a \cdot s + b \cdot t )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg ,Lleast ,LdvdLpos …
\(d , g , z \in \mathbb{Z} , d \in \mathbb{N} , g \in \mathbb{M} , g \neq 0 , g = d \cdot z \Longrightarrow z \in \mathbb{M}\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg ,Lleast ,Ldvd ,LDzLdg …
\(d , a , b , g \in \mathbb{M} , g \neq 0 , d \mid a , d \mid b , \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . g = a \cdot s + b \cdot t \Longrightarrow d \mid g\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg ,Lleast ,Ldvd ,LDz ,Lpos自然数 \(a, b\) に対し、\(g = as + bt\)(\(s, t\) は整数)で、\(g \mid a\)・\(g \mid b\)・共通の約数はすべて \(g\) を割る、という \(g\) がある(Bézout・\(g\) は最大公約数)。
Bezout …
\(a , b \in \mathbb{M} \Longrightarrow \exists g \in \mathbb{M} . ( \exists s \in \mathbb{Z} . \exists t \in \mathbb{Z} . g = a \cdot s + b \cdot t , g \mid a , g \mid b , \forall d \in \mathbb{M} . ( d \mid a , d \mid b \Longrightarrow d \mid g ) )\) \(\blacktriangleleft\) \(\mathbb{W}.\) ,ℤ. ,-ℤ ,+ℤ ,⋅ℤ ,Peano1 ,Peano2 ,ℕ. ,INDC ,+𝕄 ,⋅𝕄 ,↑𝕄 ,ℙ.' ,\(0 \in \mathbb{M}\) ,ZC ,Lng ,LAC ,LRg ,Lleast ,Ldvd ,LDz ,Lpos ,Ldg