五年级奥数 质数合数分解质因数
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一、基本概念和知识
1.质数与合数
一个数除了1和它本身,不再有别的约数,这个数叫做质数(也叫做
素数)。
一个数除了1和它本身,还有别的约数,这个数叫做合数。
要特别记住:1不是质数,也不是合数。
2.质因数与分解质因数
如果一个质数是某个数的约数,那么就说这个质数是这个数的质因
数。
把一个合数用质因数相乘的形式表示出来,叫做分解质因数。
例:把30分解质因数。
解:30=2×3×5。
其中2、3、5叫做30的质因数。
又如12=2×2×3=2
2
×3,2、3都叫做12的质因数。
二、例题
例1 三个连续自然数的乘积是210,求这三个数.
解:∵210=2×3×5×7
∴可知这三个数是5、6和7。
例2
两个质数的和是40,求这两个质数的乘积的最大值是多少?
解:把40表示为两个质数的和,共有三种形式:
40=17+23=11+29=3+37。
∵17×23=391>11×29=319>3×37=111。
∴所求的最大值是391。
答:这两个质数的最大乘积是391。
例3
自然数123456789是质数,还是合数?为什么?
解:123456789是合数。
因为它除了有约数1和它本身外,至少还有约数3,所以它是一个合
数。
例4
连续九个自然数中至多有几个质数?为什么?
解:如果这连续的九个自然数在1与20之间,那么
显然其中最多有
4个质数(如:1~9中有4个质数2、3、5、7)。
如果这连续的九
个自然中最小的不小于3,那么其中的偶数显然为合
数,而其中奇数的个数最多有5个.这5个奇数中必
只有一个个位数是5,
因而5是这个奇数的一个因数,即这个奇数是合数.这样,至多另4个奇
数都是质数。
综上所述,连续九个自然数中至多有4个质数。
例5
把5、6、7、14、15这五个数分成两组,使每组数的乘积相等。
解:∵5=5,7=7,6=2×3,14=2×7,15=3×5,
这些数中质因数2、3、5、7各共有2个,所以如把14
(=2×7)放在第一组,那么7和6
(=2×3)只能放在第二组,继而
15(=3×5)只能放在第一组,则5必须放在第二组。
这样14×15=210=5×6×7。
这五个数可以分为14和15,5、6和7两组。
例6 有三个自然数,最大的比最小的大6,另一个
是它们的平均数,且三
数的乘积是42560.求这三个自然数。
分析 先大概估计一下,3
0×30×30=27000,远小于42560.40×40×40=
64000,远大于42560
.因此,要求的三个自然数在30~40之间。
解:42560=26×5×7×19
=25×(5×7)×(19×2)
=32×35×38(合题意)
要求的三个自然数分别是32、35和38。
例7
有3个自然数a、b、c.已知a×b=6,b×c=15,
a×c=10.求a×b×c是多少?
解:∵6=2×3,15=3×5,10=2×5。
(a×b)×(b×c)×(a×c)
=(2×3)×(3×5)×(2×5)
∴a
2
×b
2
×c
2
=2
2
×3
2
×5
2
∴(a×b×c)
2
=(2×3×5)
2
a×b×c=2×3×5=30
在例7中有a2=2
2
,b
2
=3
2
,c
2
=5
2
,其中2
2
=4,3
2
=9,5
2
=25,像4、9、
25这样的数,推及一般情况,我
们把一个自然数平方所得到的数叫做完
全平方数或叫做平方数。
如.1
2
=1,2
2
=4,3
2
=9,4
2
=16,„,112
=121,12
2
=144,„其中1,4,
9,16,„,121,
144,„都叫做完全平方数.
下面让我们观察一下,把一个完全平方数分解质因数后,各质因数的
指数有什么特征。
例如:把下列各完全平方数分解质因数:
9,36,144,1600,275625。
解:9=3
2
36=2
2
×3
2
144=3
2
×2
4
1600=2
6
×5
2
275625=3
2
×5
4
×7
2
可见,一个完全平方数分解质因数后,各质因数的指数均是偶数。
反之,如果把一个自然数分解质
因数之后,各个质因数的指数都是偶
数,那么这个自然数一定是完全平方数。
如上例中,
36=6
2
,144=12
2
,1600=40
2
,275
625=525
2
。
例8
一个整数a与1080的乘积是一个完全平方数.求a的最小值与这个平
方数。
分析
∵a与1080的乘积是一个完全平方数,
∴乘积分解质因数后,各质因数的指数一定全是偶数。
解:∵1080×a=2
3
×3
3
×5×a,
又∵1080=2
3
×3
3
×5的质因数分解中各质因数的指数都是奇数,
∴a必含质因数2、3、5,因此a最小为2×3×5。
∴1080×a=1080×2×3×5=1080×30=32400。
答:a的最小值为30,这个完全平方数是32400。
例9 问360共有多少个约数?
分析 360=2
3
×3
2
×5。
为了求360有多
少个约数,我们先来看3
2
×5有多少个约数,然后再
把所有这些约数分别乘以1、2
、2
2
、2
3
,即得到2
3
×3
2
×5(
=360)的所有
约数.为了求3
2
×5有多少个约数,可以先求出5有多少个约数,
然后再把
这些约数分别乘以1、3、3
2
,即得到3
2
×5的所有约
数。
解:记5的约数个数为Y
1
,
3
2
×5的约数个数为Y
2
,
360(=2
3
×3
2
×5)的约数个数为Y
3
.由上面的分析可知:
Y
3
=4×Y
2
,Y
2
=3×Y
1
,
显然Y
1
=2(5只有1和5两个约数)。
因此Y
3
=4×Y
2
=4×3×Y
1
=4×3×2=24。
所以360共有24个约数。
说明:Y
3
=4×Y
2中的“4”即为“1、2、2
2
、2
3
”中数的个数,也就是
其
中2的最大指数加1,也就是360=2
3
×3
2
×5中质因数2的个数加1
;
Y
2
=3×Y
1
中的“3”即为“1、3、3
2
”中数的个数,也就是2
3
×3
2
×5中质
因数3的个数加1;而Y
1
=2中的“2”即为“1、5”中数的个数,即2
3
×
3
2
×5中质因数5的个数加1.因此
Y
3
=(3+1)×(2+1)×(1+1)=24。
对于任何一个合数,用类
似于对2
3
×3
2
×5(=360)的约数个数的讨
论方式,我们可
以得到一个关于求一个合数的约数个数的重要结论:
一个合数的约数个数,等于它的质因数分解式中每个质因数的个数
(即指数)加1的连乘的积。
例10 求240的约数的个数。
解:∵240=2
4
×3
1
×5
1
,
∴240的约数的个数是
(4+1)×(1+1)×(1+1)=20,
∴240有20个约数。
请你列举一下240的所有约数,再数一数,看一看是否是20个?
习题二
1.边长为自然数,面积为105的形状不同的长方形共有多少种?
2.11112222个棋子排成一个长方阵.每一横行的棋子数比每一竖列
的棋子数多1个.这个长方
阵每一横行有多少个棋子?
3.五个相邻自然数的乘积是55440,求这五个自然数。
4.自然数a乘以338,恰好是自然数b的平方.求a的最小值以及b。
5.求10500的约数共有多少个?
习题二解答
1.∵105=3×5×7,
105=1×105=3×35=5×21=7×15,
∴共有4种。
2.分析
每一横行棋子数比每一竖列棋子数多1个。
横行数与竖列数应是两个相邻的自然数.
解:11112222=3333×3334
答案为3334。
3.7、8、9、10、11。
4.分析
∵自然数a乘以338,恰好是自然数b的平方,
∴a与338的积分解质因数以后,每个质因数的个数之和都是偶数。
解:∵338=2×13×13,
∴a=2,b=2×13=26。
5.解:∵10500=2
2
×3×5
3
×7,
又∵(2+1)×(1+1)×(3+1)×(1+1)=48。
∴10500的约数共有48个.