Question Number 216050 by hardmath last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{x},\mathrm{y},\mathrm{z}\:\in\:\mathbb{N} \\ $$$$\mathrm{lcd}\left(\mathrm{x};\mathrm{y}\right)=\mathrm{72} \\ $$$$\mathrm{lcd}\left(\mathrm{x};\mathrm{z}\right)=\mathrm{600} \\ $$$$\mathrm{lcd}\left(\mathrm{y};\mathrm{z}\right)=\mathrm{900} \\ $$$$\mathrm{Find}:\:\:\:\mathrm{1}.\left(\mathrm{x};\mathrm{y};\mathrm{z}\right)=? \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{2}.\left(\mathrm{x};\mathrm{y};\mathrm{z}\right)=? \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{3}.\left(\mathrm{x};\mathrm{y};\mathrm{z}\right)=? \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:... \\ $$$$\left.\mathrm{a}\left.\right)\left.\mathrm{1}\left.\mathrm{5}\left.\:\:\:\:\:\mathrm{b}\right)\mathrm{16}\:\:\:\:\:\mathrm{c}\right)\mathrm{24}\:\:\:\:\:\mathrm{d}\right)\mathrm{27}\:\:\:\:\:\mathrm{e}\right)\mathrm{64} \\ $$ | ||
Answered by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{Do}\:\mathrm{you}\:\mathrm{mean}\:\mathrm{gcd}\:\mathrm{or}\:\mathrm{lcm}? \\ $$$$\mathrm{gcd}\:\mathrm{leads}\:\mathrm{to}\:\mathrm{a}\:\mathrm{contradiction}. \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{x},\mathrm{y}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{2}} =\mathrm{72} \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{y},\mathrm{z}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{5}^{\mathrm{2}} =\mathrm{900} \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{z},\mathrm{x}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} ×\mathrm{3}×\mathrm{5}^{\mathrm{2}} =\mathrm{600} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{x}=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} \mathrm{k};\:\mathrm{y}=\mathrm{3}^{\mathrm{2}} \mathrm{l};\:\mathrm{z}=\mathrm{5}^{\mathrm{2}} \mathrm{m} \\ $$$$\mathrm{x}=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{a}} ;\:\mathrm{y}=\mathrm{3}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{2}^{\mathrm{b}} ;\:\mathrm{z}=\mathrm{2}^{\mathrm{c}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{d}} ×\mathrm{5}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{a}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1}\right\};\:\mathrm{b}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2}\right\};\:\mathrm{c}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2}\right\};\:\mathrm{d}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1}\right\} \\ $$$$\mathrm{There}\:\mathrm{are}\:\mathrm{five}\:\mathrm{possible}\:\mathrm{combinations}\:\left(\mathrm{b},\mathrm{c}\right): \\ $$$$\left(\mathrm{0},\mathrm{2}\right);\left(\mathrm{1},\mathrm{2}\right);\left(\mathrm{2},\mathrm{0}\right);\left(\mathrm{2},\mathrm{1}\right);\left(\mathrm{2},\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{a}=\mathrm{0}\Rightarrow\mathrm{d}=\mathrm{1}\:\mathrm{and}\:\mathrm{5}\:\mathrm{possibilities}\:\mathrm{for}\:\left(\mathrm{b},\mathrm{c}\right) \\ $$$$\mathrm{a}=\mathrm{1}\Rightarrow\:\mathrm{d}\in\left\{\mathrm{0},\mathrm{1}\right\}\:\mathrm{and}\:\mathrm{5}\:\mathrm{possibilities}\:\mathrm{for}\:\left(\mathrm{b},\mathrm{c}\right) \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{Total}\:\mathrm{number}\:\mathrm{of}\:\mathrm{solutions}=\left(\mathrm{1}×\mathrm{5}\right)+\left(\mathrm{2}×\mathrm{5}\right) \\ $$$$=\mathrm{15} \\ $$ | ||
Commented by hardmath last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{Sorry},\:\mathrm{dear}\:\mathrm{professor}\:-\:\mathrm{lcm} \\ $$ | ||
Commented by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{Is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{answer}\:\mathrm{above}\:\mathrm{correct}? \\ $$ | ||
Commented by hardmath last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{yes}\:\mathrm{dear}\:\mathrm{professor}\:\mathrm{answer}\:\mathrm{15} \\ $$ | ||
Commented by hardmath last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$ \\ $$My dear professor, thank you very much for the nice solution, is there any other solution? | ||
Commented by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{There}\:\mathrm{could}\:\mathrm{be}\:\mathrm{other}\:\mathrm{solutions}. \\ $$ | ||
Commented by hardmath last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$ \\ $$It would be nice if there were other solutions, I don't fully understand this solution, is there a more succinct solution? | ||
Commented by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{lowest}\:\mathrm{common}\:\mathrm{multiple}\right) \\ $$$$\mathrm{For}\:\mathrm{x}=\mathrm{p}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{11}} } \mathrm{p}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{12}} } \mathrm{p}_{\mathrm{3}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{13}} } ...\mathrm{p}_{\mathrm{i}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{1i}} } \:\mathrm{and}\:\mathrm{y}=\mathrm{p}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{21}} } \mathrm{p}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{22}} } \mathrm{p}_{\mathrm{3}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{23}} } ...\mathrm{p}_{\mathrm{i}} ^{\mathrm{e}_{\mathrm{2i}} } \\ $$$$\mathrm{when}\:\mathrm{p}_{\mathrm{i}} =\mathrm{p}_{\mathrm{j}} \Rightarrow\mathrm{i}=\mathrm{j}\:\left(\mathrm{each}\:\mathrm{p}_{\mathrm{i}} \:\mathrm{is}\:\mathrm{distinct}\right) \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{x},\mathrm{y}\right)=\mathrm{p}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{11}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{21}} \right)} \mathrm{p}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{12}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{22}} \right)} \mathrm{p}_{\mathrm{3}} ^{\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{13}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{23}} \right)} ...\mathrm{p}_{\mathrm{i}} ^{\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{1i}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{2i}} \right)} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{I}\:\mathrm{applied}\:\mathrm{this}\:\mathrm{and}\:\mathrm{considered}\:\mathrm{the}\:\mathrm{necessary}\:\mathrm{cases}. \\ $$$$\mathrm{Since}\:\mathrm{we}\:\mathrm{were}\:\mathrm{given}\:\mathrm{the}\:\mathrm{lcm}\:\mathrm{of}\:\mathrm{three}\:\mathrm{pairs}\:\mathrm{of} \\ $$$$\mathrm{numbers},\:\mathrm{we}\:\mathrm{could}\:\mathrm{deduce},\:\mathrm{through}\:\mathrm{those},\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{necessary}\:\mathrm{values}.\: \\ $$$$\mathrm{Trying}\:\mathrm{to}\:\mathrm{explain}\:\mathrm{further}\:\mathrm{may}\:\mathrm{not}\:\mathrm{necessarily} \\ $$$$\mathrm{make}\:\mathrm{it}\:\mathrm{more}\:\mathrm{clear}\:\mathrm{if}\:\mathrm{you}\:\mathrm{are}\:\mathrm{not}\:\mathrm{familiar} \\ $$$$\mathrm{with}\:\mathrm{it}. \\ $$ | ||
Commented by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{Since}\:\mathrm{the}\:\mathrm{lcm}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{pairs}\:\mathrm{of}\:\mathrm{numbers}\:\mathrm{contain} \\ $$$$\mathrm{no}\:\mathrm{other}\:\mathrm{prime}\:\mathrm{factors}\:\mathrm{other}\:\mathrm{than}\:\mathrm{2},\:\mathrm{3}\:\mathrm{or}\:\mathrm{5},\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{numbers}\:\mathrm{are}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{form}\:\mathrm{2}^{\mathrm{e}_{\mathrm{i1}} } \mathrm{3}^{\mathrm{e}_{\mathrm{i2}} } \mathrm{5}^{\mathrm{e}_{\mathrm{i3}} } \\ $$$$\mathrm{x}=\mathrm{2}^{\mathrm{e}_{\mathrm{11}} } \mathrm{3}^{\mathrm{e}_{\mathrm{12}} } \mathrm{5}^{\mathrm{e}_{\mathrm{13}} } ;\:\mathrm{y}=\mathrm{2}^{\mathrm{e}_{\mathrm{21}} } \mathrm{3}^{\mathrm{e}_{\mathrm{22}} } \mathrm{5}^{\mathrm{e}_{\mathrm{23}} } ;\:\mathrm{z}=\mathrm{2}^{\mathrm{e}_{\mathrm{31}} } \mathrm{3}^{\mathrm{e}_{\mathrm{32}} } \mathrm{5}^{\mathrm{e}_{\mathrm{33}} } \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{x},\mathrm{y}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{2}} \Rightarrow\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{21}} ,\:\mathrm{e}_{\mathrm{11}} \right)=\mathrm{3} \\ $$$$\mathrm{But}\:\mathrm{from}\:\mathrm{lcm}\left(\mathrm{y},\mathrm{z}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{5}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{21}} ,\:\mathrm{e}_{\mathrm{31}} \right)=\mathrm{2}\Rightarrow\mathrm{e}_{\mathrm{21}} \leqslant\mathrm{2}\: \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{21}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{11}} \right)=\mathrm{e}_{\mathrm{11}} =\mathrm{3} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{x}=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} \mathrm{3}^{\mathrm{e}_{\mathrm{12}} } \mathrm{5}^{\mathrm{e}_{\mathrm{13}} } \\ $$$$\mathrm{Similarly},\:\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{get}\:\mathrm{that}\:\mathrm{e}_{\mathrm{21}} =\mathrm{2};\:\mathrm{e}_{\mathrm{33}} =\mathrm{2}\:. \\ $$$$\mathrm{We}\:\mathrm{can}\:\mathrm{then}\:\mathrm{continue}\:\mathrm{to}\:\mathrm{find}\:\mathrm{possible}\:\mathrm{values}\:\mathrm{for} \\ $$$$\mathrm{the}\:\mathrm{other}\:\mathrm{exponents}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{i}} \right)\:. \\ $$$$\mathrm{For}\:\mathrm{instance},\:\mathrm{we}\:\mathrm{get}\:\mathrm{that}\:\mathrm{e}_{\mathrm{13}} =\mathrm{e}_{\mathrm{23}} =\mathrm{0}\:\mathrm{because} \\ $$$$\mathrm{lcm}\left(\mathrm{x},\mathrm{y}\right)=\mathrm{2}^{\mathrm{3}} ×\mathrm{3}^{\mathrm{2}} ×\mathrm{5}^{\mathrm{0}} \Rightarrow\mathrm{max}\left(\mathrm{e}_{\mathrm{13}} ,\mathrm{e}_{\mathrm{23}} \right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{e}_{\mathrm{13}} =\mathrm{e}_{\mathrm{23}} =\mathrm{0} \\ $$ | ||