来一个合数定理:如果两个互素的合数之和a+b=c仍是合数,那么这三个合数两两互素。
证明:用反证法,首先可以确认,两个数互素意味着它们没有公共的质因数。我们先来分析 c(即 a+b)与 a 和 b 的关系。
c 与 a 的关系:由于 c = a + b,任何能同时整除 c 和 a 的数,也必然能整除它们的差 c - a = b。同理,任何能同时整除 c 和 b 的数,也必然能整除 c - b = a。
现在,我们假设存在一个质数 p,使得 p 能同时整除 a 和 c(即 p 是 a 和 c 的公因数)。根据上面的推理,p 也必然能整除 b。但是,这与我们已知的条件“a 和 b 互素”(即没有除了1以外的公因数)相矛盾。因此,我们的假设不成立。不存在能同时整除 a 和 c 的质数,也就是说,\gcd(a, c) = 1。
完全相同的逻辑可以应用到 b 和 c 上,从而得出 \gcd(b, c) = 1。
所以,从逻辑上推导,如果两个互素的合数 a 和 b 的和 c 是合数,那么 a, b, c 三者必然两两互素。