Cómo demostrar que el proceso de eliminación cuadrada termina después de un número finito

No puede a menos que haga una suposición muy grande. Debe suponer que la razón de las longitudes de los lados es racional.

Primero consideré este problema cuando mi sobrina me preguntó, mientras estaba sentada en el tráfico, si las luces intermitentes direccionales en dos autos diferentes, parpadeando a diferentes velocidades, eventualmente parpadearían exactamente al mismo tiempo. Si la luz intermitente 1 parpadea cada segundo y la luz intermitente 2 cada 1,2 segundos, es bastante fácil ver que eventualmente serán iguales en un producto.

Sin embargo, si el intermitente 1 parpadea cada Pi segundos y el intermitente 2 parpadea cada 2 segundos, estarán cerca pero nunca serán iguales, ya que 2x nunca es igual a Pi para x en Q.

La clave de esta solución es darse cuenta de que está eliminando una dimensión completa en cada iteración. Como tal, un número infinito de iteraciones (como comer la mitad de un pastel todos los días para siempre) no es posible.

Deje a y b ser las dimensiones de un rectángulo. Además, deje que a, b esté en Z y deje a> b sin pérdida de generalidad (si a = b, el problema es trivial).

Tenemos un rectángulo de dimensión hacha b. Debemos reducirlo en bx b. Esto produce

axb – (bxb) produciendo (a – b) x b. Si b> (a – b), el proceso continúa hasta (a – nb)> b para n en N. En efecto, está eliminando una dimensión completa cada vez. Esto no puede suceder indefinidamente.

No puedes, porque eso no siempre sucede. Esto era conocido por los antiguos griegos como se describe en Elementos de Euclides .

El proceso de comida para llevar es este. Comenzando con un rectángulo [math] x \ times y [/ math], quite el cuadrado más grande posible para dejar un rectángulo más pequeño. Si [math] y \ geq x [/ math], entonces quite un cuadrado [math] x \ times x [/ math] dejando un rectángulo [math] (yx) \ times x [/ math]. Continúa el proceso con el rectángulo más pequeño. O bien el proceso continúa para siempre, o en algún momento los dos lados del rectángulo son iguales, es decir, te queda un cuadrado y puedes quitarlo sin dejar nada.

Este es el algoritmo euclidiano. Si el rectángulo original tenía lados conmensurables, es decir, si [math] x / y [/ math] es un número racional, el proceso se detiene. De lo contrario, el proceso continúa para siempre.

Un caso especial de esto es si la proporción [matemática] x / y [/ matemática] es la proporción áurea. Entonces el rectángulo en cada etapa es similar al primero; se vuelven cada vez más pequeños.

En primer lugar, solo termina después de un número finito si la relación de las longitudes laterales es racional. En ese caso, hay una unidad de medida que puede usarse donde cada una de las longitudes de los lados son enteros. Cada vez que quitas un cuadrado, la mayor de las dos longitudes disminuye, y lo hace en una cantidad entera, por lo que sabemos que las longitudes laterales siempre serán enteras. La longitud del lado más grande siempre disminuye, por lo que sabemos que la longitud máxima del lado siempre disminuye y lo hace al menos 1 unidad cada vez. Entonces, si comenzamos con un rectángulo mxn (m> n), luego de que m se mueva, se garantiza que no le quedará nada, lo que solo puede tener si lo último que tomó fue un cuadrado.

http://garsia.math.yorku.ca/~zab

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