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经典问题之一是求两个整数的最大公约数（GCD）。传统的解决方案通常依赖于辗转相除法（Euclidean algorithm），该算法以其高效性和简洁性著称。然而，这里的重点不在于具体实现，而是如何通过反证法加以证明其正确性。

假设我们有两个整数 (x) 和 (y)，且 (x > y)。我们知道它们的最大公约数 (gcd(x, y)) 是一个既能整除 (x) 又能整除 (y) 的最大的正整数。为了说明辗转相除法的正确性，我们可以采用反证法。

假设 (m) 和 (n) 是互质的整数（即 (gcd(m, n) = 1)），那么我们可以将 (x) 和 (y) 表示为：

[ x = m \times a + y ] [ y = n \times a + 0 ]

其中，(a) 是一个正整数。根据辗转相除法的原理，通过不断地用较大的数减去较小的数的 (q) 倍，我们可以逐步简化问题。例如，在这种情况下，(x - y = (m - n) \times a)。由于 (m) 和 (n) 互质，((m - n)) 与 (m)、(n) 也互质，因此 (gcd(x, y)) 必然等于 (a)。

然而，这种假设忽略了一个关键点：如果 (m) 和 (n) 不互质，情况会如何？假设 (m - n) 与 (m) 或 (n) 有一个共同因子 (d > 1)，那么我们可以将 (m) 和 (n) 分别表示为：

[ m = p \times d ] [ n = q \times d ]

其中，(p) 和 (q) 是互质的整数。这样，(m - n = (p - q) \times d)，这意味着 (d) 是 (x - y) 的一个因子。因此，(gcd(x, y)) 至少为 (d)，这与我们的假设矛盾。因此，原假设不成立，证明了辗转相除法的正确性。

基于这一证明，我们可以得出结论：辗转相除法确实能够高效地计算两个整数的最大公约数。其时间复杂度为 (O(\log(\text{min}(x, y))))，这使其在处理较大数时尤为划算。

此外，最大公约数与最大公倍数之间也有着密切的关系。根据公式：

[ gcd(a, b) \times lcm(a, b) = a \times b ]

我们可以通过计算最大公约数来间接求得最大公倍数：

[ lcm(a, b) = \frac{a \times b}{gcd(a, b)} ]

这种关系在数论和工程学中具有广泛的应用。例如，在解决模运算问题时，减去一个数的倍数可以显著简化计算量。

综上所述，辗转相除法不仅是求最大公约数的高效方法，其背后的数学证明也为相关算法的设计提供了坚实的基础。

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