Pour 
, on définit le pgcd 
(
a,
b) de 
a et 
b comme le
générateur positif de l'idéal 
. En particulier 
(0,0) = 0.
Algorithme
Étant donnés 
, l'algorithme calcule leur pgcd 
(
a,
b).
-   Fini?. Si 
b = 0, renvoyer 
a.
 
-   division euclidienne. Poser (dans cet ordre) 
,
a := b, 
b := r, et revenir à l'étape 
1.
 
   
Les valeurs successives de 
b forment une suite décroissante 
(bi) dans
. Cette suite est strictement décroissante tant que 
. Il
existe donc 
i tel que 
bi = 0 (sinon on aurait une suite strictement
décroissante dans 
). Donc l'algorithme termine. On vérifie facilement
que la valeur de retour est 
(a,b).
 La formulation récursive est plus élégante, mais bien sûr équivalente:
Algorithme
Étant donnés 
, l'algorithme calcule leur pgcd 
(
a,
b).
-   Si 
b = 0, renvoyer 
a.
 
-   Renvoyer pgcd 
.
 
Théorème
 Soit 
 et 
a, 
b deux entiers 
a > 
b > 0 tels que
l'algorithme d'Euclide appliqué à 
(
a,
b) nécessite exactement 
n divisions,
et tels que 
a soit minimal pour ces conditions. Alors
 où les 
Fi sont les nombres de Fibonacci définis par la récurrence
linéaire
 
F0 = 0, 
F1 = 1.
   
En appliquant Euclide au couple 
 proposé, on obtient
successivement
soit exactement 
n divisions. Réciproquement, soit 
(
a,
b) satisfaisant les
conditions de l'énoncé et notons 
, 
xn = 
b, ... , 
x0 = 0
la suite des 
2 données, suivies des 
n restes calculés par Euclide. Par
récurrence, on a 
 pour tout 
. Soit 
 le quotient de la division euclidienne de
 par 
xi; on a
On en déduit que 
 pour tout 
 par récurrence. Comme 
a
est minimal, on en déduit 
, puis que les quotients successifs
sont tous égaux à 
1. Ainsi 
xi = 
Fi, et en particulier 
b = 
Fn.
Lemme
Soit 
Fn le 
n-ème nombre de Fibonacci, défini ci-dessus, et
les solutions de l'équation 
x2 = 
x+1. On a
   
L'équation caractéristique de la récurrence 
x2 = 
x + 1 admet pour solution
le nombre d'or 
 et son conjugué. Donc, il existe des
constantes universelles 
a et 
b telles que 
En posant 
F0 = 0, 
F1 = 1, on trouve 
Corollaire
Si 
a > 
b > 0, le nombre d'étapes d'Euclide appliqué à 
(
a,
b) est
majoré par
   
Si on a 
n - 1 divisions, on obtient
 soit 
 (puisque
) et
Corollaire
Si 
, le coût du calcul de 
(a,b) est 
 En fait, on peut facilement faire mieux :
Lemme
Si 
, le coût du calcul de 
(a,b) est 
  
  Démonstration
   
On peut supposer que 
a > 
b > 0. Supposons, qu'on ait exactement 
n
divisions; on sait que 
. On note 
, 
xn = 
b,
, 
x0 = 0, la suite des restes successifs, puis pour 
i=1, ... , 
n,
 la suite des quotients successifs
correspondants; autrement dit, 
 pour 
. Le coût des divisions est dominé par
et on remarque ensuite que
 Soit finalement un coût 
.