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Algoritmo di Euclide: semplificare frazioni grandi

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L’algoritmo di Euclide trova il massimo comune divisore (MCD) di due numeri con divisioni successive, senza scomporre in fattori. Per 462/1071 bastano tre divisioni: il MCD è 21 e la frazione diventa 22/51. Se vuoi solo il risultato, la calcolatrice del massimo comune divisore lo dà subito; questa guida spiega il metodo a mano e perché arriva sempre al MCD.

L’idea sta in una frase: il MCD di due numeri non cambia se sostituisci il maggiore con il resto della sua divisione per il minore. Ripeti finché il resto è 0, e l’ultimo divisore usato è il MCD.

Ogni riga rispetta dividendo = quoziente × divisore + resto, con il resto minore del divisore. Alla riga successiva si porta solo il divisore e il resto, non il quoziente. Il prodotto in croce della verifica è lo stesso che serve per confrontare le frazioni, e dividere i due termini per lo stesso numero è l’operazione inversa del moltiplicarli entrambi per lo stesso numero: entrambe si basano sulla proprietà invariantiva, come si spiega nelle frazioni equivalenti.

Perché basta il resto

Se a = q × b + r, ogni numero che divide a e b divide anche r, perché r = a − q × b. E viceversa: ciò che divide b e r divide anche a. Le coppie (a, b) e (b, r) hanno quindi gli stessi divisori comuni, e il più grande di essi è lo stesso. Per questo MCD(a, b) = MCD(b, r). Poiché ogni resto è minore del precedente, la catena scende fino a 0.

La stessa idea si vede con i quadrati. Il rettangolo di 1071 per 462 si ricopre con due quadrati di lato 462; nella striscia che avanza ne entrano tre di lato 147, e nella striscia finale sette di lato 21. Il quadrato più grande che riempie tutto senza vuoti ha lato 21, il MCD.

Rettangolo 1071 per 462 ricoperto di quadratiUn rettangolo di 1071 per 462 è ricoperto senza vuoti da 2 quadrati di lato 462, 3 quadrati di lato 147 e 7 quadrati di lato 21. Il lato del quadrato più grande che ricopre il rettangolo, 21, è il massimo comune divisore di 1071 e 462.1071 × 462 a quadrati462462147147147MCD = 21
Il rettangolo di 1071 per 462 si ricopre di quadrati: due di lato 462, tre di lato 147 e sette di lato 21. Il quadrato più grande che riempie tutto ha lato 21, il MCD dei due numeri.

Esempio svolto: semplificare 462/1071

Vuoi ridurre 462/1071 ai minimi termini e a colpo d'occhio non vedi nessun divisore comune.

  1. Dividi il maggiore per il minore. 1071 = 2 × 462 + 147.
  2. Passa alla coppia divisore e resto. Ora sono 462 e 147: 462 = 3 × 147 + 21.
  3. Ripeti con la nuova coppia. Sono 147 e 21: 147 = 7 × 21 + 0. Il resto è 0, quindi la catena finisce.
  4. Prendi l’ultimo divisore. Il MCD è 21.
  5. Dividi numeratore e denominatore per 21. 462 ÷ 21 = 22 e 1071 ÷ 21 = 51.

Risultato: 462/1071 = 22/51.

Verifica: con il prodotto in croce, 462 × 51 = 23.562 e 1071 × 22 = 23.562, quindi le due frazioni valgono lo stesso. Inoltre 22 = 2 × 11 e 51 = 3 × 17 non hanno fattori in comune.

Secondo esempio, con cinque divisioni

Per 3600/4284 parti dal numero maggiore, 4284. La catena è:

Il MCD è 36, e 3600 ÷ 36 = 100 con 4284 ÷ 36 = 119, quindi la frazione diventa 100/119. Se parti dal minore, la prima divisione dà quoziente 0 e scambia soltanto la coppia; il risultato è lo stesso, con un passaggio in più.

Euclide o fattori primi

Per un MCD ci sono due strade, e ciascuna vince in un terreno diverso.

Due modi per trovare il MCD di 4284 e 3600
MetodoChe cosa faiRisultatoQuando conviene
EuclideDividi con resto fino ad arrivare a 05 divisioni, MCD 36Numeri grandi, o quando serve solo il MCD
Fattori primiScomponi e prendi i fattori comuni con l'esponente minore2² × 3² = 36Numeri piccoli, o quando serve anche il mcm

Con 4284 = 2² × 3² × 7 × 17 e 3600 = 2⁴ × 3² × 5², la scomposizione richiede di trovare tutti i primi, e un fattore grande allunga la ricerca. Euclide non li cerca mai. Se oltre al MCD ti serve il mcm, la scomposizione in fattori primi lo dà direttamente, e la guida sulla differenza tra MCD e mcm spiega quando usare l’uno o l’altro. I criteri di divisibilità fanno risparmiare passaggi quando il divisore comune è evidente.

Un errore che sembra un risultato

L’errore più comune è portare avanti il quoziente al posto del resto, e produce un MCD che sembra plausibile.

Un altro errore simile è fermarsi a un resto piccolo senza aspettare lo 0: il MCD è l’ultimo divisore, non il primo resto che ti pare comodo. E per semplificare bisogna dividere entrambi i termini per il MCD, non uno solo, altrimenti il valore cambia.

Quando usarlo e dove andare dopo

Euclide lavora con due interi alla volta e restituisce solo il MCD. Per frazioni piccole, come 6/8, riconoscere il 2 a occhio è più rapido. Per esercitarti con qualsiasi frazione, lo strumento per semplificare le frazioni applica il MCD e dà la forma ridotta ai minimi termini. Se ti interessano altri modi di scrivere una frazione, la guida sulle frazioni continue ed egizie usa proprio queste divisioni: i quozienti della catena sono i termini della frazione continua.

Domande frequenti

Come si calcola il MCD di tre numeri con Euclide?

Si procede a catena: prima il MCD di due numeri, poi il MCD di quel risultato con il terzo. Con 84, 126 e 210: MCD(126, 84) = 42 e MCD(210, 42) = 42, perché 210 = 5 × 42. L'ordine che scegli non cambia il risultato.

Che cosa succede nell'algoritmo se uno dei numeri è zero?

MCD(a, 0) = a, perché ogni intero divide zero. Per questo 0/7 si semplifica in 0/1, che vale zero. Invece 7/0 non è una frazione: la divisione per zero non è definita e nessuna semplificazione la trasforma in un numero.

Quante divisioni servono al massimo?

Mai più di cinque volte il numero di cifre del numero minore, secondo il teorema di Lamé. I casi più lenti sono i numeri di Fibonacci consecutivi, perché quasi tutti i quozienti valgono 1. Con 89 e 55 servono 9 divisioni e il MCD è 1.

Posso usarlo con numeri negativi o decimali?

Sì, con un passaggio preliminare. Con i negativi si calcola il MCD dei valori assoluti e il segno si mette alla fine: −48/36 ha MCD 12 e diventa −4/3. Con i decimali si moltiplicano numeratore e denominatore per una potenza di 10 fino a ottenere interi: 0,36/0,48 = 36/48 = 3/4.

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