偶然对消

✍ dations ◷ 2025-08-29 12:13:48 #偶然对消

偶然对消或异常对消(Anomalous cancellation)是指算术上不正确的处理,但其结果恰好是正确的。例如在化简分数时直接将分子和分母各位数中相同的数字删除,这不是正确的约分方法,大部分情形下得到的答案是错的,但偶尔这样的运算会出现正确的结果。

以下是一些偶然对消的例子,十进制下分子及分母都是二位数,分子及分母不相等,且皆非11的倍数,可以偶然对消的分数只有以下这些以及其倒数:




博厄斯(Ralph P. Boas, Jr)分析了其他进制下的偶然对消,例如4进制下,分子及分母不相等的二位数分数,偶然对消的例子只有32/13 = 2/1及其倒数。

二位以上的分数也会有偶然对消,例如165/462 = 15/42。

若采用以素数 p {displaystyle p} 进位的数位表示法(也即p-进制数),则这种对消没有分子分母在两位数及以下的解。证明如下:反证假设存在这样的对消,不失一般性的,设这样的对消满足以下等式:

a | | b c | | a = b c {displaystyle {frac {a||b}{c||a}}={frac {b}{c}}}

其中用双竖线表示两个数在数位上的拼接。这可以推出

a p + b c p + a = b c ( a b ) c p = b ( a c ) {displaystyle {frac {ap+b}{cp+a}}={frac {b}{c}}implies (a-b)cp=b(a-c)}

注意到 a , b , c {displaystyle a,b,c} 都应该是 p {displaystyle p} -进制下的一位整数,故必然有 p | b ( a c ) {displaystyle p|b(a-c)} 。而由 b {displaystyle b} 无法为0(否则对消后将原先非零的数变成了0),故唯一解满足 a = c {displaystyle a=c} ,同时这也将导出 a = b {displaystyle a=b} 。该情况下化简成立,但并非化到最简的情形。

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