五年級奧數練習題：質數合數和分解質因數
一、基本概念和知識
1.質數與合數
一個數除了1和它本身，不再有別的約數，這個數叫做質數（也叫做素數）。
一個數除了1和它本身，還有別的約數，這個數叫做合數。
要特別記�。�1不是質數，也不是合數。
2.質因數與分解質因數
如果一個質數是某個數的約數，那么就說這個質數是這個數的質因數。
把一個合數用質因數相乘的形式表示出來，叫做分解質因數。
例：把30分解質因數。
解：30＝2×3×5。
其中2、3、5叫做30的質因數。
又如12＝2×2×3＝22×3，2、3都叫做12的質因數。
二、例題
解：∵210=2×3×5×7
∴可知這三個數是5、6和7。
例2兩個質數的和是40，求這兩個質數的乘積的最大值是多少？
解：把40表示為兩個質數的和，共有三種形式：
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：這兩個質數的最大乘積是391。
例3自然數123456789是質數，還是合數？為什么？
解：123456789是合數。
因為它除了有約數1和它本身外，至少還有約數3，所以它是一個合數。
例4連續九個自然數中至多有幾個質數？為什么？
解：如果這連續的九個自然數在1與20之間，那么顯然其中最多有4個質數（如：1～9中有4個質數2、3、5、7）。
如果這連續的九個自然中最小的不小于3，那么其中的偶數顯然為合數，而其中奇數的個數最多有5個.這5個奇數中必只有一個個位數是5，因而5是這個奇數的一個因數，即這個奇數是合數.這樣，至多另4個奇數都是質數。
綜上所述，連續九個自然數中至多有4個質數。
例5把5、6、7、14、15這五個數分成兩組，使每組數的乘積相等。
解：∵5=5，7=7，6=2×3，14＝2×7，15=3×5，
這些數中質因數2、3、5、7各共有2個，所以如把14
�。�=2×7）放在第一組，那么7和6（=2×3）只能放在第二組，繼而15（＝3×5）只能放在第一組，則5必須放在第二組。
這樣14×15=210=5×6×7。
這五個數可以分為14和15，5、6和7兩組。
例6有三個自然數，最大的比最小的大6，另一個是它們的平均數，且三數的乘積是42560.求這三個自然數。
分析先大概估計一下，30×30×30=27000，遠小于42560.40×40×40＝64000，遠大于42560.因此，要求的三個自然數在30～40之間。
解：42560=26×5×7×19
＝25×（5×7）×（19×2）
�。�32×35×38（合題意）
要求的三個自然數分別是32、35和38。
例7有3個自然數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。
�。╝×b）×（b×c）×（a×c）
=（2×3）×（3×5）×（2×5）
∴a2×b2×c2=22×32×52
∴（a×b×c）2＝（2×3×5）2
a×b×c=2×3×5＝30
在例7中有a2＝22，b2=32，c2=52，其中22=4，32＝9，52＝25，像4、9、25這樣的數，推及一般情況，我們把一個自然數平方所得到的數叫做完全平方數或叫做平方數。
如.12=1，22＝4，32＝9，42=16，…，112=121，122=144，…其中1，4，9，16，…，121，144，…都叫做完全平方數.
下面讓我們觀察一下，把一個完全平方數分解質因數后，各質因數的指數有什么特征。
例如：把下列各完全平方數分解質因數：
9，36，144，1600，275625。
解：9=32 36=22×32 144=32×24
1600=26×52 275625=32×54×72
可見，一個完全平方數分解質因數后，各質因數的指數均是偶數。
反之，如果把一個自然數分解質因數之后，各個質因數的指數都是偶數，那么這個自然數一定是完全平方數。
如上例中，36＝62，144=122，1600=402，275625=5252。
例8一個整數a與1080的乘積是一個完全平方數.求a的最小值與這個平方數。
分析∵a與1080的乘積是一個完全平方數，
∴乘積分解質因數后，各質因數的指數一定全是偶數。
解：∵1080×a=23×33×5×a，
又∵1080=23×33×5的質因數分解中各質因數的指數都是奇數，
∴a必含質因數2、3、5，因此a最小為2×3×5。
∴1080×a＝1080×2×3×5＝1080×30＝32400。
答：a的最小值為30，這個完全平方數是32400。
例9問360共有多少個約數？
分析360=23×32×5。
為了求360有多少個約數，我們先來看32×5有多少個約數，然后再把所有這些約數分別乘以1、2、22、23，即得到23×32×5（=360）的所有約數.為了求32×5有多少個約數，可以先求出5有多少個約數，然后再把這些約數分別乘以1、3、32，即得到32×5的所有約數。
解：記5的約數個數為Y1，
32×5的約數個數為Y2，
360（=23×32×5）的約數個數為Y3.由上面的分析可知：
Y3=4×Y2，Y2＝3×Y1，
顯然Y1=2（5只有1和5兩個約數）。
因此Y3＝4×Y2=4×3×Y1=4×3×2=24。
所以360共有24個約數。
說明：Y3=4×Y2中的“4”即為“1、2、22、23”中數的個數，也就是其中2的最大指數加1，也就是360＝23×32×5中質因數2的個數加1；Y2=3×Y1中的“3”即為“1、3、32”中數的個數，也就是23×32×5中質因數3的個數加1；而Y1=2中的“2”即為“1、5”中數的個數，即23×32×5中質因數5的個數加1.因此
Y3＝（3＋1）×（2+1）×（1+1）=24。
對于任何一個合數，用類似于對23×32×5（=360）的約數個數的討論方式，我們可以得到一個關于求一個合數的約數個數的重要結論：
一個合數的約數個數，等于它的質因數分解式中每個質因數的個數（即指數）加1的連乘的積。
例10求240的約數的個數。
解：∵240＝24×31×51，
∴240的約數的個數是
（4＋1）×（1+1）×（1＋1）=20，
∴240有20個約數。
請你列舉一下240的所有約數，再數一數，看一看是否是20個？
例1三個連續自然數的乘積是210，求這三個數.
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