Größter Gemeinsamer Teiler - GGT | Mathekönig (2024)

Den größten gemeinsamen Teiler zweier natürlicher Zahlen zu kennen, ist insbesondere dann von Nutzen, wenn es darum geht, Brüche effizient zu kürzen. Wir zeigen dir in diesem Blogartikel drei verschiedene Möglichkeiten, wie man den größten gemeinsamen Teiler, auch ggT genannt, finden kann und erklären welche Stärken und Schwächen die unterschiedlichen Rechenvorschriften mit sich bringen.

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Größter gemeinsamer Teiler - Worum geht’s?

Der Begriff “größter gemeinsamer Teiler” zweier natürlicher Zahlen $a,b$a,b beschreibt bereits recht gut über welche Eigenschaften $ ggT(a,b)$ definiert ist. Um $ggT(a,b)$ggT(a,b) zu bestimmen benötigen wir zum einen die Teilermengen der beiden involvierten natürlichen Zahlen $T_a$Ta​ und $T_b$Tb​ um daraus die gemeinsame Teilermenge $T_{a\cap b} = T_a \cap T_b$Ta∩b​=Ta​∩Tb​ zu bestimmen. Die Menge $T_{a\cap b}$Ta∩b​ sollten nun alle Zahlen enthalten, die sowohl Teiler von $a$a als auch Teiler von $b$b sind.

Nehmen wir nun noch das Maximum der gemeinsame Teilermenge, so erhalten wir den größten gemeinsamen Teiler von $a$a und $b$b

Um das ganze nicht zu theoretisch zu machen, schauen wir uns folgendes Beispiel an. Wir suchen den größten gemeinsamen Teiler von $a=108$a=108 und $b=84$b=84. Folgende Zahlen sind Teiler von $108$108 bzw. von $84$84:

Wir sehen bereits, dass die Teiler $1;2;3;4;6;12$1;2;3;4;6;12 sowohl Teiler von $108$108 als auch $84$84 sind. Da wir an den größten gemeinsamen Teiler interessiert sind, folgt

Oftmals wird im Zusammenhang mit dem größten gemeinsamen Teiler auch das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) diskutiert. Ähnlich wie beim ggT wird der kgV beim Rechnen mit Brüchen verwendet. Während der ggT eine hilfreiche Rechenvorschrift beim Kürzen von Brüchen darstellt, erleichtert der kgV das Erweitern und damit das Addieren und Subtrahieren von Brüchen.

Voraussetzungen

Folgendes Vorwissen solltest du bereits mitbringen, um den größten gemeinsamen Teiler zweier natürlicher Zahlen bestimmen zu können. Solltest du mit einem der Themen noch Schwierigkeiten haben, findest du auf unserer Seite nützliche Informationen und kannst dir natürlich kostenlos so viele Übungsaufgaben ausdrucken wie du rechnen kannst.

GGT mit Hilfe von Teilermengen - Kochrezept 1

Der größte gemeinsame Teiler zweier natürlicher Zahlen $a, b$a,b lässt sich mit Hilfe ihrer Teilermengen bestimmen. Auch wenn dieses Verfahren für große Zahlen zunehmend ineffizienter wird, ist diese Rechenvorschrift ein intuitiver Zugang, um sich mit dem abstrakten Konzept des ggT vertraut zu machen.

Wir erklären das Vorgehen Schritt für Schritt anhand des Beispiels $a=174$a=174 und $b=116$b=116.

Schritt 1: Bilde die erste Teilermenge👈

Wir starten mit der Bestimmung der Teilermenge für die erste natürliche Zahl $a=174$a=174:

Mit Hilfe der wichtigsten Teilbarkeitsregeln ist die Teilermenge schnell bestimmt. Beachte, dass du zur Bestimmung der Teilermenge die Probedivision nur bis maximal $ \sqrt 174 \sim 13$ durchführen musst. Falls du eine Auffrischung hierzu brauchst, liest dir unseren Artikel zur Probedivision durch.

Schritt 2: Bilde die zweite Teilermenge 👈

Im zweiten Schritt verfahren wir mit $b=116$b=116 analog wie in Schritt 1 und bestimmen die Teilermenge:

Schritt 3: Gemeinsame Teilermenge bilden 👈

Nun bildest du aus den beiden vorherigen Schritten die Schnittmenge der jeweiligen Teilermengen

Wenn du beide Mengen untereinander schreibst oder gemeinsame Teiler farblich markierst, kannst du die Schnittmenge einfach ablesen.

Schritt 4: ggT ablesen 👈

Der letzte Schritt ist dann nur noch das Maximum (also die größte Zahl) aus der Schnittmenge abzulesen. Wenn du die Schnittmenge der Größe nach aufsteigend sortiert hast, ist es die letzte Zahl in der Schnittmenge.

GGT mit Hilfe der Primfaktorzerlegung - Kochrezept 2

Die Primfaktorzerlegung ist eine zweite Methode mit deren Hilfe du ebenfalls den größten gemeinsamen Teiler zweier natürlicher Zahlen bestimmen kannst. Wir schauen uns dazu das gleiche Beispiel aus Methode 1 an, um Schritt für Schritt die Rechenvorschrift zu erklären:

Schritt 1: Erstelle die Primfaktorzerlegung für beide natürliche Zahlen 👈

Das Ergebnis der Primfaktorzerlegung für $a=174$a=174 und $b=116$b=116 schreibst du am Besten direkt untereinander.

Schritt 2: Gemeinsame Primfaktoren identifizieren 👈

Um den ggT zu erhalten, musst du nun alle Primfaktoren bestimmen, die sowohl Teil der Primfaktorzerlegung von $174$174 als auch von $116$116 sind.

Schritt 3: Primfaktoren multiplizieren 👈

Die gefundenen gemeinsamen Primfaktoren werden nun miteinander multipliziert und liefern den gesuchten größten gemeinsamen Teiler.

Achte darauf, dass du die Vielfachheit der Primfaktoren berücksichtigst. Kommt ein Primfaktor in beiden natürlichen Zahlen mehrfach vor, so muss dieser Primfaktor für die Bestimmung des größten gemeinsamen Teilers auch mehrfach multipliziert werden.

GGT mit Hilfe des Euklidischen Algorithmus - Kochrezept 3

Die beiden zuvor vorgestellten Rechenverfahren eignen sich nur solange die beiden natürlichen Zahlen, für die ein größter gemeinsamer Teiler gesucht wird, nicht zu groß sind. In solchen Fällen ist der Euklidische Algorithmus gegenüber der Primfaktorzerlegung sowie der Bestimmung durch Teilermengen vorzuziehen. Dabei macht sich der Euklidische Algorithmus folgende Eigenschaft zu Nutze

indem die rekursive Anwendung der obigen Gleichung solange durchgeführt wird, bis sich der finale Term $ggT(a,b)$ggT(a,b) nicht weiter reduzieren lässt. Damit vereinfacht sich das Problem, darauf eine endliche Anzahl an Divisionen durchzuführen, was insbesondere für Computer keine große Herausforderung darstellt. Wir erklären das Verfahren an dem konkreten Beispiel $ggT(7488, 4095)$ggT(7488,4095):

Schritt 1: Modulo-Berechnung der natürlichen Zahlen 👈

Führe in der ersten Zeile die Division mit den beiden natürlichen Zahlen aus der Aufgabenstellung durch. Dabei wird die größere Zahl durch die kleinere geteilt.

Notiere auch den Rest der Divisionsaufgabe, da dieser im nächsten Schritt benötigt wird.

Schritt 2: Vereinfachte ggT-Aufgabe bestimmen 👈

Aus den Ergebnissen aus Schritt 1 und mit Hilfe der rekursiven Formel oben, ergibt sich nun eine ggT-Aufgabe mit zwei neuen natürliche Zahlen. Zum einen die kleinere Zahl der ursprünglichen ggT-Aufgabe und zum anderen der Rest der Divisionsaufgabe.

Dazu schreiben wir in unserem Beispiel $4095$4095 in die nächste Zeile fort (in hellblau markiert) und teilen nun durch $3393$3393, dem Rest der vorherigen Divisionsaufgabe (in lila markiert).

Schritt 3: Vereinfachte ggT-Aufgabe bestimmen (1. Iteration) 👈

Die Division ergibt wieder einen Rest verschieden von Null, so dass wir die nächste ggT-Aufgabe wie in Schritt 2 bestimmen können.

Der Dividend $3393$3393 wird nun in die 3. Zeile fortgeschrieben (in hellblau markiert) und durch den Rest der vorherigen Divisionsaufgabe $702$702 geteilt (in lila markiert).

Schritt 4: Vereinfachte ggT-Aufgabe bestimmen (2. Iteration) 👈

Wir wiederholen nun Schritt 2 bzw. Schritt 3 solange die Divisionsaufgabe keinen Rest zurück liefert.

Schritt 5: Vereinfachte ggT-Aufgabe bestimmen (letzte Iteration) 👈

Die letzte Iterationsschleife formuliert eine Divisionsaufgabe die keinen Rest hat (bzw. den Rest Null).

Damit sind wir am Ende des Algorithmus angelegt und können das Ergebnis in der letzten Zeile ablesen.

Schritt 6: Ergebnis ablesen 👈

Das Ergebnis der ursprünglichen Aufgaben kann mit der letzten Zeile anhand des Divisors abgelesen werden.

Somit ergibt $ggT(7488,40958) = 117$ggT(7488,40958)=117.

Größter gemeinsamer Teiler für mehrere Zahlen 🚀

Für die Aufgabe, einen größten gemeinsamen Teiler für mehr als zwei natürliche Zahlen zu finden, können wir die Methoden, die wir in diesem Kapitel vorgestellt haben, anwenden. Da folgendes für den größten gemeinsamen Teiler gilt

besteht die Aufgabe also darin, die Bestimmung des ggT mehrfach durchzuführen, wobei die Reihenfolge der Bestimmung dabei keine Rolle spielt.

Würden wir z.B. die Aufgabe bekommen, den ggT der drei natürlichen Zahlen $108;236,380$108;236,380 zu bestimmen, könnten wir zuerst

wie gehabt berechnen, um im Anschluss das Ergebnis dieser Berechnung für die zweite Bestimmung

zu verwenden. Damit ist

Teilermengen bestimmen

Falls du eine Auffrischung benötigst wie Teilermengen gebildet werden, dann schau dir unser Video dazu an

Fragen und Antworten