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第十三講 質(zhì)數(shù)與合數(shù)(2)

 如歌的行板 2007-02-08

第十三講 質(zhì)數(shù)與合數(shù)(2)

  我們已學(xué)習(xí)過合數(shù)和質(zhì)數(shù)的一些簡單知識,,對它們有了初步的了解,。

  我們可以按每個整數(shù)的約數(shù)個數(shù)的不同,將自然數(shù)分為三類:

  第一類:只有一個約數(shù),,是“1”,。

  第二類:只有兩個約數(shù)的,即1和本身的,,是質(zhì)數(shù),。

  第三類:除1和本身還有其它的約數(shù),是合數(shù),。

  從以上的分類方式中,,能夠清楚地看出兩點,①“1”這個數(shù)既不是質(zhì)數(shù),,也不是合數(shù),。②“質(zhì)數(shù)與合數(shù)放在一起并不是全部自然數(shù)”。這兩點十分重要,,運用中容易出現(xiàn)問題。

  如何判斷一個大于1的自然數(shù)是質(zhì)數(shù)還是合數(shù)呢,,下面介紹幾種常見的方法,。

例1 377是質(zhì)數(shù)嗎,?

解:我們用從小到大的一個個質(zhì)數(shù),逐個試除377,,看看有沒有能整除377的,,即用2,3,,5,,7,11,,13,,…去試除。發(fā)現(xiàn)13|377而13是1和377以外的約數(shù),,所以377不是質(zhì)數(shù),。

  兩千多年前,埃及亞歷山大圖書館的管理員埃托色尼就是用這種方法選出質(zhì)數(shù)的:在全體自然數(shù)里,,先把1去掉,,然后再把2的倍數(shù)去掉(保留2),再把3的倍數(shù)去掉(保留3),,……,,依次地做下去,最后剩下的就都是質(zhì)數(shù)了,。這種方法叫“篩選法”,。

例2 有一個2n+1位整數(shù)(n是整數(shù),n≥1)

  

解法1:我們觀察這個數(shù)的數(shù)字特征,,可以看出,,它的各個數(shù)位數(shù)字和是3的倍數(shù)。

  

  由于n+1是整數(shù),,得3|(n+1)×3,,所以3是原數(shù)的約數(shù),顯然3是

  由上面的解法中,,可以看到“整除”知識在判斷質(zhì)數(shù)與合數(shù)時有很大用處,,要想迅速找出一個整數(shù)的約數(shù),就要對數(shù)的整除特征非常熟練,,這對提高篩選的速度大有好處,。

解法2:還可以把這個數(shù)分解一下,把這個數(shù)中間的“3”拆開,。

    

  把這個數(shù)字拆開的主要目的是能提出公因數(shù)做因數(shù)分解,。這種方法不但能說明一個數(shù)是合數(shù),還提供了分解因數(shù)的一種方法,。

  對于質(zhì)數(shù)來講,,由于它至今沒有統(tǒng)一的數(shù)學(xué)式子來表示,,人們對它的了解仍是很不全面的。已經(jīng)知道:質(zhì)數(shù)有無限多個(這在初中可以證明),,并且一般來說,,隨著數(shù)值越大就越來越稀少。有人統(tǒng)計過五千以內(nèi)的質(zhì)數(shù)分布情況:

  1~1000中有168個質(zhì)數(shù),,

  1001~2000中有135個質(zhì)數(shù),,

  2001~3000中有127個質(zhì)數(shù),

  3001~4000中有120個質(zhì)數(shù),,

  4001~5000中有119個質(zhì)數(shù),。

例3 在三張紙片上分別寫上三個最小的連續(xù)的奇質(zhì)數(shù),如果隨意從其中取出至少一張組成一個數(shù),,其中有幾個是質(zhì)數(shù),?將它們寫出來。

解:三個最小的連續(xù)奇質(zhì)數(shù)是指3,,5,,7。“至少取出一張”的含義是:取一張組成一位數(shù),,取兩張組成兩位數(shù),,取三張組成三位數(shù)。

  我們下面分三種情況討論一下:

 ?。?)如果取出了三張:這三個數(shù)字的和3+5+7=15是3的倍數(shù),,所以任意取出的三位數(shù)都不是質(zhì)數(shù)。

 ?。?)如果取出了兩張:所有可能的兩位數(shù)有35,,37,53,,57,,73,75六種,,其中質(zhì)數(shù)是37,,53,73,。

 ?。?)只取出一張時:3、5,、7均為質(zhì)數(shù),。

  合乎要求的質(zhì)數(shù)是3、5、7,、37,、53、73,。

例4 5112的約數(shù)有多少個。

分析:首先把5112分解為質(zhì)因數(shù)的乘積,,進而求出全部約數(shù),。

解:5112=2×2×2×3×3×71=23×32×711

  5112的約數(shù)都是由2,3,,71這些因子構(gòu)成,,約數(shù)中,關(guān)于2的因子有四種情況:含有三個2,、含有兩個2,、含有一個2和不含有2;關(guān)于3的因子有三種情況:含有兩個3,、含有一個3和不含3,;關(guān)于71的因子有兩種情況:含有一個71和不含有71。

  根據(jù)乘法原理,,含有2,、3、71的約數(shù)的種類有4×3×2=24種,,即有24個約數(shù),。

  用我們前面提過的約數(shù)個數(shù)的公式,也可以很簡捷的求出:(3+1)×(2+1)×(1+1)=24

例5 在1~300之間,,求出:約數(shù)個數(shù)正好是15個的自然數(shù),。

解:首先看一下組成這數(shù)的質(zhì)因子的情況是什么樣子的。

  15=1×15=3×5

  根據(jù)約數(shù)的個數(shù)的公式,,這個自然數(shù)中只含有兩個不同的質(zhì)因數(shù),,不妨設(shè)這兩個質(zhì)因數(shù)分別是A、B,。

 ?。?)當(dāng)15分解為1×15=(0+1)×(14+1),說明這個自然數(shù)可以寫為A0×B14=B14,,即是14個相同質(zhì)數(shù)的乘積,,考慮到自然數(shù)的范圍在1~300之間,設(shè)B=2,,但是214=16384>300,,超出范圍,因此這種情況是不可能的。

 ?。?)當(dāng)15分解為3×5=(2+1)(4+1)時,,即自然數(shù)可記為A2×B4

  <1>當(dāng)A=2,B=3時,,22×34=324>300(超出)

  <2>當(dāng)A=3,,B=2時,32×24=144<300(滿足條件)

  <3>當(dāng)A=5,,B=2時,,52×24=400>300(超出)

  由此可以得出,對于任何A>3或B>2的取法都不符合條件,。

  所以,,在1~300之間,約數(shù)個數(shù)是15個的自然數(shù)只有144,。

例6 有一個自然數(shù)含有10個不同的約數(shù),,但質(zhì)約數(shù)只有2和3。那么,,這個自然數(shù)最大是幾,?

解:設(shè)這個自然數(shù)表示為2m×3n(m,n是整數(shù))

  根據(jù)約數(shù)個數(shù)公式:

  約數(shù)個數(shù)10=(m+1)×(n+1)=1×10=2×5

  這樣,,m,,n,的取值只有四種可能:

  

  即這個自然數(shù)有四種可能的形式:

  20×39=39,,29×30=29,,21×34,24×31

  其中前面兩個不合條件應(yīng)去掉,。

  比較21×34和24×31,,顯然最大的是21×34=162。

例7 房間里有100盞電燈,,并且編號號碼1,,2,3,,…,,100。每盞燈上有一個拉線開關(guān)開始時電燈全都是關(guān)的,。100位同學(xué)由房間外逐個走進去,。第一位同學(xué),把編號是1的倍數(shù)的燈的開關(guān)拉動一下,;第二位同學(xué),,把編號是2的倍數(shù)的燈的開關(guān)拉動一下,;第三位同學(xué),把編號是3的倍數(shù)的燈的開關(guān)拉動一下,,……,,第100位同學(xué),把編號是100的倍數(shù)的燈的開關(guān)拉動一下,。這時,,房間里有哪些號碼的燈是亮的?

分析:根據(jù)這個約定,,第一個同學(xué)應(yīng)當(dāng)拉動1,,2,3,,……100,各個編號的燈,,第二個同學(xué)應(yīng)當(dāng)拉動2,,4,6,,8,,……100,各個編號的燈,,第三位同學(xué)應(yīng)當(dāng)拉動3,,6,9,,……,,99各個編號的燈,第100位同學(xué)只拉動100號燈,。

  由于開始時燈是關(guān)著的,,被拉動偶數(shù)次的燈還是不亮,而被拉動奇數(shù)次的燈才會亮,。燈的編號有多少個約數(shù),,它就被該約數(shù)號碼的所有同學(xué)拉動有多少次??磥?~100中每個整數(shù)約數(shù)的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù),,決定了最后的結(jié)果。我們可以分析幾個數(shù)的約數(shù)個數(shù),,看其奇偶性的規(guī)律,。

  

  觀察得出:編號為平方數(shù)的燈,都有奇數(shù)個約數(shù)

解:由于約數(shù)有奇數(shù)個的燈,,被拉動奇數(shù)下,,結(jié)果才能亮,。而平方數(shù)的約數(shù)個數(shù)是奇數(shù)。因此,,有十盞燈亮的,,編號是:

  1,4,,9,,16,25,,36,,49,64,,81,,100。

習(xí)題十三

  1.下列的說法對嗎,?為什么呢,?

  (1)質(zhì)數(shù)與合數(shù)組成了自然數(shù),;( )

 ?。?)所有偶數(shù)都是合數(shù);( )

 ?。?)所有奇數(shù)都是質(zhì)數(shù),;( )

  (4)質(zhì)數(shù)一定不是偶數(shù),;( )

 ?。?)兩個質(zhì)數(shù)的和一定是偶數(shù);( )

 ?。?)任意兩個自然數(shù)的積都是合數(shù),。( )

  2.兩個相鄰的自然數(shù)的積是756,這兩個數(shù)是幾,?

  3.寫出1155的所有兩位的約數(shù),。

  4.2340有多少個約數(shù)?

  5.有四個小學(xué)生的年齡相乘是11880,,問他們的年齡分別是幾歲,?

  6.有一個質(zhì)數(shù),它加上10是質(zhì)數(shù),,加上14也是質(zhì)數(shù),,把它求出來。

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