每日一题[2126]更相减损

已知 $m,n\in\mathbb N^{\ast}$,且 $(m,n)=1$,求证:\[(x^{m-1}+x^{m-2}+\cdots+1,x^{n-1}+x^{n-2}+\cdots+1)=1.\]

解析    若 $m=n$,则 $m=n=1$,命题成立,因此不妨设 $m>n$.题中命题即\[(x^m-1,x^n-1)=x-1.\]事实上,若 $a>b$($a,b\in\mathbb N^{\ast}$),则有\[(x^a-1,x^b-1)=(x^a-x^b,x^b-1)=\big(x^b(x^{a-b}-1),x^b-1\big)=(x^{a-b}-1,x^b-1),\]这就意味着(类比于求两数最大公约数的辗转相减法)\[(x^m-1,x^n-1)=x^{(m,n)}-1=x-1,\]命题得证.

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