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题解:CF2167D Yet Another Array Problem

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@min3rgm8
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2025/12/01 20:05
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2025/12/01 20:05
3 个月前
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思考

不难注意到,若想选择一个最小的数 x(x>1)x(x>1),使得这一个数与集合 {ai}(ai>1)\{a_i\}(a_i>1) 中的所有数字互质,那么 xx 一定是质数,所以我们枚举所有质数一一判断是否满足条件,我们可以转化为证明这个问题。
A={a1,a2,,an}A = \{a_1, a_2, \dots, a_n\} 是一个集合,其中每个 ai>1a_i > 1
选择最小的 x(x>1)x(x > 1),使得 gcd(x,ai)=1,aiA\gcd(x, a_i) = 1,\forall a_i \in A 证明这样的 xx 一定是质数。

证明

我们考虑使用反证法。假设 xx 不是质数,则 xx 为合数。
由于 x>1x > 1 且为合数,xx 至少有一个质因数 p(p>1)p(p > 1),满足 pxp \mid xpx/2<xp \leq x/2 < x
由于 xx 与所有 aia_i 互质,即 gcd(x,ai)=1\gcd(x, a_i) = 1 对所有 aia_i 成立。
我们考虑质因数 pp
如果存在某个 aia_i 使得 gcd(p,ai)>1\gcd(p, a_i) > 1,则由于 pp 是质数,有 paip \mid a_i
又因为 pxp \mid x,可得 pgcd(x,ai)p \mid \gcd(x, a_i),从而 gcd(x,ai)p>1\gcd(x, a_i) \geq p > 1。 这与 gcd(x,ai)=1\gcd(x, a_i) = 1 矛盾。
因此,pp 必须与所有 aia_i 互质,即 gcd(p,ai)=1\gcd(p, a_i) = 1 对所有 aia_i 成立。
p<xp < xp>1p > 1,这与 xx 是满足条件的最小整数矛盾。
故假设不成立,xx 必为质数。
故所以我们枚举所有质数是正确的。

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