6.整除问题
病句的六大类型-关于新年的祝福语
六 整除问题
——概念清,规律要记牢
同学们与数学交朋友都是从整数 1、2、3、⋯⋯开始的,现在大家都有
了
一些关于整数方面的知识,但这仅仅是整数中最简单、最基本的内容,还
有
许许多多奥妙的理论与问题等待着我们去发现、去创造。陈景润爷爷所研
究
的“哥德巴赫猜想”就是整数中的一个著名的问题,他已取得了世界上令
人
嘱目的领先地位。
本章概念多、理论性强,希望大家在弄清概念的基础上要记牢规律,它
对
于解答整数问题,一定有很大的帮助。
本章所研究的数或英文字母,仍指零和自然数(统称叫整数)。
例1 四位数 能被3A71
9整除,
(美国长岛小学数学比赛题)
求 。A
解:根据“如果一个数各位上的数的和
能被 9 整除,那么这个数能被 9
整除”的规律,要使四位数 能被3A71 9整1+1 必须能A
被
除,
9 整
3
除,
+
这里,
A+
A 是 0~9 中的整数,
7+
因此,
=1
A+11=18,得 A=7。 答:A 是 7。
说明:为了学好《整除问题》,必须牢记能被一些常用数(如 2、5、4、
25、8、125、3、9、7 11、13⋯⋯)整除的数的特征以及整数的基本性质。
现
在分别叙述如下:
(一)能被一个数整除的数的特征
(1)能被 2 或 5
整除的数的特征是:这个数的末一位数能被 2 或 5 整除;
(2)能被 4 或 25
整除的数的特征是:这个数的末两位数能被 4 或 25 整
除;
(3)能被 8 或
125 整除的数的特征是:这个数的末三位数能被 8 或 125 整除;
(4)能被 9 或
3 整除的数的特征是:这个数的各个数位上的数之和能被
9 或 3 整除;
(5)能被
11 整除的数的特征是:这个数奇数位上数的和与偶数位上数 的
和之差(或反过来)能被 11
整除;
(6)能被 7、11、13 整除的数的特征是:这个数的末三位数与末三位以
前
的数之差(或反过来)能被 7、 11、 13 整除。
(二)整数的基本性质
(1)如果两个整数都能被同一个自然数整除,那么这两个数的和或差也
能
被这个自然数整除。
如: 18 与 12 都能被 3 整除,所以 18 与 12
的和 30 也能被 3 整除, 18 与 12 的差
6 也能被 3 整除。
(2)如果一个整数能被一个自然数整除,那么这个数的整数倍也能被这 个
自然数整除。
如: 14 能被 7 整除,所以 14×5 的积 70 也能被 7 整除。
(3)如果一个整数能被两个互质数中的每一个数整除,那么这个整数能
被
这两个互质数的积整除。
如:60 能被 3 整除,也能被 5 整除,3 与 5
是互质数,所以 60 能被 3×
5 的积 15 整除。
例
2 如果六位数□8919□能被 33 整除,那么这个六位数是多少? 解:
设这个六位数为
W,并且它的十万位上的数为 x,个位上的数为 y(也
就是 W=x8919y)。
因为 33=3×11,3 与 11 是互质数,所以根据整数的基本性质(3),可
得如
果 W 能被 3、11 整除,那么 W 就能被 3×11=33 整除。
要使 W
能被 3 整除,必须使 x+8+9+1+9+y=27+x+y 能被 3 整除, 因为
27
能被 3 整除,如果 x+y 也能被 3 整除,那么根据整数的基本性质(1) 可得
27+x
+y 能被 3 整除,从而 W 能被 3 整除。
要使 W 能被 11
整除,必须使(9+9+x)-(y+1+8)=9+(x-y) 能
被 11 整除。
综合以上情况,得
x+y 能被 3 整除⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)
9+(x-y)能被 11 整除⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)
因为 x、y 均是 0~9
中的整数(x≠0),所以,9+(x-y)=11,即 x
=y+2。
当
y=0、1、2、3、4、5、6、7 时, x=2、3、
4、5、6、7、8、9。
由(1),可得 y=2,x
=4 或 y=5,x=7。 所以 W=489192 或
789195。
答:这个六位数是 489192 或 789195
例 3 下面这个
41 位数
55⋯⋯5□99⋯⋯9(其中 5 和 9 各有 20 个)能被 7
整除,那么中间方格 内的数字
是多少?
(1991 年小学奥赛决赛题)
解:根据数的整除特征(6),555555,999999
这两个数都能被 7 整除,
这样,18 个 5 和 18 个 9 分别组成的十八位数,也都能被 7 整除。
原数=
⋯5⋯0
+
55□99
00
⋯
0
+
99
⋯
9
23个0 18 个0 18个9
在这个和式中,
第一部分与第三部分加数都能被 7 整除,所以只要第二部分 加数中
55□99 能
被 7 整除,也就是只要□99-55=□44 能被 7 整除,原数 就能被 7
整除,经试
除得□内填 6。
答:中间方格内的数字是 6。
说明:由 6
个相同的数字所组成的六位数总能被 7、11、13 整除。
例 4
一个三位数的百位、十位、个位数字分别是 5、a、b,将它接连重 复
写 99 次成为:
5
⋯⋯
5ab
99 个5ab
< PGN > 如果所成之数能被91
5ab
整除,问:这个三位数
是几?
解:因为 =
×5ab
1000+5ab
5ab5ab
=
=
×5
×
ab
1×1
1001
,91
5ab
所以,由2个能被5ab5ab 91整除,进而可得由98个5ab
所得的数5ab
5
也能被 91
整除,因此:
⋯⋯
5ab
98 个5ab
原数=
⋯⋯
5ab
×
1000+ 。
98个
5ab
5ab
又由于原数能被性质( )可得1 5ab能被91
整除,根据整数的
因为91×6=546,所以 =5ab 546。
答:这个三位数 是5ab 546。
例 5 三个质数的和为
122,求这三个质数的乘积的最大值。 解:因为
三个质数的和为 122
是偶数,所以这三个质数当中必定有一个
数是偶数,另外两个质数都是奇数。在质数中,2
是唯一的偶数,故三个质 数
中有一个质数是 2。
另外两个质数的和为定值(120),为使这两个质数的乘积尽可能地大,
就
要使该两个质数的差值尽可能地小,因为 1202÷2=60,所以得到 59 和 61
两个质
数,是和为 120 且差为最小的两个质数,它们的积也就最大。
综合以上情况,和为 122 的三个质数中,以 2、59、61 这三个质数的乘
积
最大,最大乘积为 2×59×61=7198。
答:三个质数的乘积的最大值是
7198。 说明:注意“如果两个整数的和
一定,那么当这两个数的差值尽可能小
时,其乘积最大”。
例如,和为 11
的两个整数有如下五种情况:1+10、2+9、3+8、4+7、
5+6,相对应的乘积是
10、18、24、28、30,通过比较,可得“和为 11,其 积
最大的两个整数是 5 和
6”。
例 6 如果 325×472+765×895×( )的积的最后五个数字都是零,
那么括号内填入的自然数最小可以是多少?
(上海市 1989 年小学六年级数学比赛题)
解:
要使五个数的连乘积的最后五个数字都是 0,这个连乘积一定是 100000
的倍数,把 100000 分解质因数:
100000=2
5
×5
5
。
说明要使连乘积的末尾有五
个零,因数中至少应该有五个 2 和五个 5。 因为
325=5
2
×13,765=3
×5×51,
472=2
3
×59,895=5×179
四个数的乘积里一共包含了 4
个 5 和 3 个 2,必须要再乘以两个 2 和一 个 5,
所以括号里应填
22×5=20。
答:在括号内最小可以是 20。
例 7 一个自然数能分解成 3
个质因数的积,如果这 3 个质因数的平方
和是 1710,求这个自然数。
解:设所求的自然数是 N,把 N 分解质因数为
N=a
1
·a
2
·a
3
。
由题意得a
2 2 2
1
+a
2
+a
3
=1710,因为奇数(或偶数)的平方仍是
奇
数(或偶数),而
1710 是偶数,所以这三个质数中一定有一个是偶数,在质 数
中,
a
2
2
2
是唯一的偶数。假设
2
1
+
a
2
= 1710 - 2 = 1706
,又因为任何一个奇数的平方的个位数只能是
a =2,则 a、a是奇数又是质数,且
、
1
,
5
9、1 加上 5 等于 1706
的个位数 6,而个位数是 5 的质数只有一个是 5,所以
a
1
、a
2
中一定有一个数是 5,假设 a
2
=5,则
2
=
1706 - 5
2
=
1681
a
<1681<502。找出 4
1
。
4020~50 中个位数是 1 的质数,得 a
1
=41。所以 N=2
×5×41=410。 答:这个自然
数是 410。
例 8 360
这个数的约数有多少个?这些约数的和是多少?
(第三届华罗庚金杯赛决赛题)
解:把
360 分解质因数是:360=23×32×5,所以 360 的任何一个约数都 是
从三个质数
2、二个质数 3、一个质数 5 中取若干个出来相乘得到的。
2
3
的约数是
1、2、4、8(或 1、21、22、23);
3
2
的约数是 1、3、9(或
1、31、32);
5 的约数是 1、5(或 1、51)。 如
果我们把下面的式子
(l+2+4+8)×(1+3+9)×(1+5)
展开成一个和式,和式中的每一个
加数都是在每个括号里各取一个数相乘的
积。由前面的分析可得,360 的任
一个约数都恰好是这个展开式中的一个加
数。由于第一个括号里有 4 个数,
第二个括号里有 3 个数,第三个括号里有
2
个数,所以这个展开式中的加数个数是 4×3×2=24,这就是 360 的约数的
总
个数,这些约数是:
1×1×1=1,2×1×1=2,4×1×1=4,8×1×1=8,
1×1×5=5,2×1×5=10,4×1×5=20,8×1×5=40,
1×3×1=3,2×3×1=6,4×3×1=12,8×3×1=24,
1×3×5=15,2×3×5=30,4×3×5=60,8×3×5=120,
1×9×1=9, 2×9×1=18,4×9×1=36,8×9×1=72,
1×9×调 5=45,2×9×5=90,4×9×5=180,8×9×5=360。
(你能知道上面每个等式中,三个数相乘的由来吗?)
另一方面,360 的所有约数的和就
等于这个展开式的和,也就是(1+2
1
+2
2
+2
3
)
×(1+3
1
+3
2
)×(1+5
1
)=1170
。 答:
360 的约数有 24 个,这些约数的和是 1170。
说明:本题中的二个问题的解法具有一般性,并由此可以得出下面二个 结
论。
若
自然数 N 可以分解质因数为:
N=a
m
·b
5
·c
t
(其中
a、b、C 为不同的质数,m、s、t 为自然数), 则(1)自然
数 N
的约数的总个数是(m+1)·(s+1)·(t+1);
(2)自然数 N 的所有约数的总和是
(1+a+a
2
+⋯+a
m
)·(1+b+b
2
+
⋯b
s
)·(1+c+c
2
⋯+c
3
)。
以上两个结论可以推广到一般的情况。
例 9 A、B
两数都只含有质因数 3 和 5,它们的最大公约数是 75,已知 A 有
12 个约数,B 有
10 个约数,那么 A、B 两数的最小公倍数是多少?
解:因为 A、B 两数都只含有质因数
3 和 5,所以设
A=3
m
·5
n
,B=3
s
·5
t
。
因为
A、B 两数的最大公约数是 75=3×5
2
,所以,n≥2,t≥2。
又因为 A 有 12 个约数,根据例 8 后的说明可得(m+1)
·(n-1)=12=(1 十 1)·(5+1)=(2+1)·(3+1)=(3+1)
·(2+1)。所以 A 有三种可能:
3×5
5
或
3
2
×5
3
或 3
3
×5
2
。
同
理,因为乙有 10 个约数,可得
(s+1)·(t+1)=10=(1 十
1)·(4+1), 所
以 B=3×5
4
=1875。
由于 A、B
的最大公约数是 3×5
2
,所以 A 只能是
3
3
×5
2
=673。这样可得 A、
B 两数的最小公倍数是
3
3
×5
4
=16875。
答:A、B 两数的最小公倍数是
16875。
例 10 有 8 个不同约数的自然数中,最小的一个是多少?
解:设有
8 个不同约数的自然数为 N,根据例 8 后的说明来分析 N 的取 值
可能性。
因为
8=7+1=(1+1)·(3+1)=(3+1)·(1+1)=(1+l)·(1+1)·(1
+l),所以 N 只能为下面四种形式:
(1)N=a
7
(3)N=a
3
×b
(2)N=a×b
3
(4)N=a×b×C
(a、b、c 为不同的质数)
要使 N 最小,可以用
a=2,b=3,C=5 去代入上面四个等式,分别得到 N 为
128、54、24、30。所以有
8 个不同约数的自然数中最小的一个是 24。
答:最小的一个是 24。
例11
⋯
66
÷7
的余数是多少?
1990个 6
五届小学生数学比赛题)
解:我们可以先试除一下,666666÷7=95238,如果
把连续六个 6 作为
一组,1990÷ 6 = 331(组)⋯⋯ 4 ,就是 666 ⋯ 6 可
以分成
组还多331
个 6,即:
4
6
⋯
66
= 666666
666666⋯666666×10000 + 6666。
1990个
6
6
个6
一组
一共
331个组
1990 个 6 6 个
6 一组
显然在这个和式中,第一部分加数能被7
整除,因此666
⋯66÷7 的余
数等于 6666÷7 的余数。因为
6666÷7=952⋯⋯2,所以,所求的余数也是
2。 答:
余数是 2。
例 12 把 4 到 50 的每个整数都除以 4,余数是 2
的数共有多少个?
(日本小学数学比赛题)
解:先试除一下:
4 除以 4,余数为 0;
5 除以 4,余数为 1;
6
除以 4,余数为 2;
7 除以 4,余数为 3。
8、9、10、11 除以
4,余数分别为 0、1、2、3。由此可得,从 4~50 的 每
个整数都除以 4,余数为
0,1,2,3,0,1,2,3,⋯⋯
每四个余数“0,1,2,
3”作为一个循环节。因为 4~50 中共有 50-4+
1=47 个整数,47÷4=11⋯⋯3,说明这 47 个整数都除以 4 后,一共有 11 个
循环
节,还有 3 个余数(0、1、2)。
所以,所求的余数共有 1×11+1=12
个。
答:余数是 2 的数共有 12 个。
例 13
下列数中,除了第一个数和第二个数以外,每个数都等于它前面 两
个数的和:
1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144、⋯⋯。 问
这列数中第
1993 个数被 6 除余几?
解:一方面,虽然我们根据已知的这列数中的写数规律能求出第
1993
个数是几,但毕竟太麻烦了。另一方面,如果我们用 6 去除已知的这列数中
的
每个数得到的余数分别是:
1、1、2、3、5、2、1、3、4、1、5、0⋯⋯
从
这列数里也看不出它有什么规律。
我们考虑到 6=2×3,把被 6 除转化为被 2
除和被 3 除两步来考虑。
(1)将已知的每个数都除以 2,所得的余数是:
1、1、0、1、1、0、1、1、0、1、1、0、⋯⋯
显然,每 3
个余数作为一个循环节。因为 1993÷3=664⋯⋯1, 所以,
已知的这列数中的第 1993
个数除以 2 的余数是 1。同理:
(2)将已知的每个数都除以 3,所得的余数是:
1、1、2、0、2、2、1、0、1、1、2、0、2、2、1、0⋯⋯
显然,每 8
个余数作为一个循环节。因为
1993÷8=249⋯⋯1, 所以,已知的这列
数中的第
1993 个数除以 3 的余数也是 1。 设 已知的数中第
1993 个数是
a,则由(1)、(2)
得:
a=2q
1
+1①(q
1
是
a 除以 2 的商)
a=3q
2
+1②(q
2
是 a 除以 3 的商)
所以 3q
2
=2q
1
,由于
2q
1
是偶数,所以
3 q
2
也是偶数,因而得
q
2
,必为偶 数。
令 a
2
=2k,代入②,得
a=3·(2k)+1=6k+1, 由
此可得 a 破 6 除,余数是 1。
答:这列数中第 1993
个数被 6 除余 1。
例 14 (中国古代问题)
今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之
剩三,七七数之剩二,问物
几何?
这一问题可译为:
一个数除以 3 余 2,除以 5 余 3,除以 7
余 2,求适合这些条件的最小数。 解法 1:
用枚举法。
(1)除以 3 余 2
的数有:
5、8、11、14、17⋯⋯;
(从第二个数起,每一个数都比它的前一个数多
3)
(2)除以 5 余 3 的数有:
8、13、18、23、28、⋯⋯。
(从第二个数起,每一个数都比它的前一个数多 5)
显然 8 被 3 除余 2,且被
5 除余 3。因为 3 与 5 的最小公倍数是 15,所 以
15+8、
15×2+8⋯⋯15×n+8,都同时满足被 3 除余 2,被 5 除余 3 这两
个条件,只须在这
列数中找到被 7 除余 2 的最小数。为此只要用 n=1、2、3、
4、⋯⋯依次去代入 15×n+8。当 n=1 时,15×1+8=23,23÷7=3⋯⋯2
所以 符合题
意的数是 23。
解法 2:
(1)从 5 和 7 的公倍数
35、 70、 105⋯中找出除以 3 余 2 的最小数 是 35。
(2)从 3 和
7 的公倍数 21、 42、63、⋯中找出除以 5 余 3 的最小数 是 63。
(3)从
3 和 5 的公倍数 15、30、45、⋯中找出除以 7 余 2 的最小数是
30。
所以 35+63+30=128 能符合“被 3 除余 2、被 5 除余 3、被 7 除余
2”。 又因为
3、5、7 的最小公倍数是 105,由此得符合题意的数是 128-105
×1=23。
答:适合这些条件的最小数是 23。
说明:这个问题是驰名中外的中国古
代问题之一。解答这类问题要用到
古代数学家孙子所发明的著名定理——“孙子定理”,它的解法很早就流传
到
国外,被称为“中国剩余定理”。
例 15 一个数减去 1 能被 2 整除,减去 2
能被 5 整除,减去 3 能被 7 整 除,加
上 4 能被 9 整除,这个数最小是多少?
(1990 年江西省小学生“八一杯”数学比赛题)
解:
(1)“减去 1
能被 2 整除”的数,可知这个数是奇数。
(2)“减去 2 能被 5
整除”的数,可知它的个位数是 2 或 7。
(3)“减去 3 能被 7
整除”的数,可知这个数是 10、 17、24、⋯⋯ 同时
符合(1)、(2)、(3)的数是
17。
因为 2、5、7 的最小公倍数是 70,所以同时符合(1)、(2)、 (3)
的
数的一般式是 70×n+17。
又因为“一个数加上 4 能被 9
整除”相当于“一个数被 9 除不足 4”, 也
就是“一个数被 9 除余 9-4=5”。所以用
n=1、2、3、4、5、⋯⋯代入 70
×n+17,当 n=6 时,70×6+17=437
被 9 除余 5,由此得符合题意的最小数是
437。
答:这个数最小是 437。
例 16 幼儿园拿出一块长方体木料,长 72 厘米,宽 60 厘米,高 36 厘
米,请王师傅把它锯成同样大小的正方体木块,木块的体积要最大,木料又
不
能剩余,算一算,可以锯成几块?
(厦门市小学生 1986 年“从小爱数学”预赛题)
解:由题意可得王师傅要
把原长方体木料锯成同样大小的正方体木块(体
积要最大),木料又不能剩余,那么锯成的正方体的棱长必须是长方体木料
的
长、宽、高的最大公约数。
72、60、36 的最大公约数是
2×2×3=12。所以,能锯成最大正方体的 木
块数是 6×5×3=90(块)。
或(72×60×36)÷(12×12×12)90(块)。 答:
可以锯成 90 块。
练习六
1.五位数4A97A能被3整除,它的最末两位数字组成的7A又能被6整除,
求这个五位数?
2.某班全班有 50
人,上体育课时,男生横着正好站成两排,前排同学报 数,
先 1、2、3、1、2、3⋯⋯报,再
1、2、3、4、1、2、3、4⋯⋯报,最后
1、2、3、4、5、6、1、2、3、4、5、6、⋯⋯报,三次报数,末尾的同学都 报
2,这个班有男生多少人?
(1990 年青岛市四方区小学数学比赛题)
3.被
2、3、5 除都余 1,被 7 除能整除的最小数,各位数之和是多少?
(1990
年长春市小学数学比赛题)
4.某个七位数 1993□□□能够同时被
2、3、4、5、6、7、8、9 整除, 那
么它的最后三位数是多少?
(1993
年小学奥赛数学初赛(B)卷题)
5.222⋯⋯2 除以 13 所得的余数是多少?
2000 个 2
(第五届《小学生数学报》初赛题)
6.三个质数的和是
140,求这三个质数的乘积的最大值。
7.P 为质数,P
3
+5,仍是质数,求
P
6
+7 的值。
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8.右图有一个长方体,它的正面和上面的面积之和是
209,如果它的长、 宽,
高都是质数,那么这个长方体的体积是多少?
(1991
年小数奥赛决赛试题)
9.把 20、26、33、35、39、42、44、55、91
分成三组,使每组数相乘的 积
相等。
10.5397 除以一个质数,所得的余数是
15,这个质数是多少?
(1990 年哈尔滨市第九届小学生数学比赛题)
11.棱长
1 米的正方体 2100 个,堆成了一个实心的长方体。它的高 10
米,长、宽都大于高。问长方体的长与宽的和是多少?
12.600
的约数有多少个?这些约数的和是多少?
13.求具有 15
个约数的最小自然数,并求这个自然数的 15 个约数之和。
14.某自然数是 3
和 4 的倍数,包括 1 和本身在内共有 10 个约数,那么 这自
然数是多少?
(上海市 1990 年小学六年级数学比赛题)
15. 已知:a = 1991
1991
1991
⋯⋯
1991个1991
问:a 除以 13 所得余数是几?
(第三届“华罗庚金杯”赛决赛题)
16.有一个整数,用它去除 63、91、129
所得到的三个余数之和为 25, 这
个整数是多少?
17.小张在计算有余数的除法时,把被除数 113 错写成 131,结果商比原 来
多
3,但余数恰巧相同。那么该题的余数是多少?
(上海市 1989 年小学五年级数学比赛题)
18.70 个数排成一行,除两头外,每个数的 3 倍恰好等于它两旁的两个
数
的和,这一行最左边的几个数是:0、1、3、8、 21、⋯⋯,求第 70 个数 被 6
除
余几?
19.一个数除以 3 余 2,除以 5 余 4,除以 7 余
6,这个数最小是多少?
(1990 年宜兴市第五届小学数学比赛题)
20.召开学生座谈会,每组 5 人,多 3 人;每组 6 人,多 4 人;每组 7
人,
少 4 人,参加座谈会的学生至少有多少人?
(1990
年乌鲁木齐市小学五年级数学比赛题)
21.在长 60 米、宽 54
米的矩形花圃的各边上以最大且相等的距离种桃
树,每两棵桃树间种月季花 5
棵,共种月季花多少棵?