第07篇|质数与合数:从因数个数入手,学会准确分类
第二专题:因数与倍数
本篇核心:理解质数和合数的意义,掌握按照因数个数分类的方法,能判断常见质数和合数,并运用知识解决简单问题。
上一课,我们学习了2、3、5的倍数特征。今天继续研究整数的性质:为什么有的数只有两个因数,有的数却有很多因数?
答案就在“质数与合数”的分类方法里。学会这部分知识,不仅有助于理解数的组成,也为后续学习分解质因数、公因数、公倍数以及分数约分、通分奠定基础。
一、核心知识:抓住这4点
① 质数:只有1和它本身两个因数
例如,7的因数只有1和7。
所以,7是质数。质数也叫素数。
再看13,它的因数只有1和13,因此13也是质数。
判断关键:一个大于1的自然数,如果恰好只有两个不同的因数——1和它本身,这个数就是质数。
② 合数:除了1和本身,还有其他因数
例如,12的因数有1、2、3、4、6、12。
12除了1和它本身,还有2、3、4、6这些因数,因此12是合数。
再看9,9的因数有1、3、9,因此9也是合数。
判断关键:一个大于1的自然数,如果有两个以上不同的因数,这个数就是合数。
③ 1既不是质数,也不是合数
1只有一个因数,就是1。
它不符合质数“恰好两个因数”的要求,也不符合合数“两个以上因数”的要求。
所以:1既不是质数,也不是合数。
本篇按照教材常用范围,讨论非0自然数的分类:1、质数和合数。0不参与本篇的质数与合数分类。
④ 判断质数与合数,要找因数,不能只看奇偶
例如:
- 2的因数只有1和2,因此2是质数,也是唯一的偶质数。
- 9的因数有1、3、9,因此9是合数,虽然它是奇数。
- 15可以写成3 × 5,因此15除了1和15,还有3和5,是合数。
判断一个较大的数时,可以先用2、3、5的倍数特征排查;如果没有发现其他因数,还需要继续检查,不能直接断定它是质数。
例如:49不是2、3、5的倍数,但49 = 7 × 7,因此49是合数。
二、典型例题:三类情况要会
例1|根据因数的个数判断
判断11和18分别是质数还是合数。
思路:
- 11的因数只有1和11,共2个,因此11是质数。
- 18的因数有1、2、3、6、9、18,超过2个,因此18是合数。
答案:11是质数,18是合数。
例2|找出指定范围内的质数
找出10至20(含10和20)之间的所有质数。
思路:依次排查11、12、13、14、15、16、17、18、19;其中合数有12、14、15、16、18,剩下的11、13、17、19都只有两个因数。
答案:11、13、17、19。
例3|不要把奇数误认为质数
判断21是不是质数。
思路:21虽然是奇数,但2 + 1 = 3,说明21是3的倍数;21 = 3 × 7,除了1和21,还有因数3和7。
答案:21是合数,不是质数。
三、专项训练(建议先独立完成)
A组|基础认识(分清质数、合数和1)
- 13只有( )和( )两个因数,所以13是( )数。
- 写出12的所有因数,并判断12是质数还是合数。
- 将1、2、9分别归入“质数”“合数”“既不是质数也不是合数”三类。
- 写出20以内(不含20)的所有质数。
- 从21、23、25、29中找出所有合数。
B组|易错辨析(判断正误并说明理由)
- 判断:“1是最小的质数。”
- 判断:“2是偶数,所以2一定是合数。”
- 判断:“所有奇数都是质数。”
- 判断:“大于2的质数一定是奇数。”
- 判断:“两个质数相乘,乘积仍然是质数。”
C组|实际应用(利用因数关系解决问题)
- 用24个同样大小的正方形拼成一个长方形,要求至少2行、每行至少2个,不重叠、不留空隙。旋转后算同一种拼法,有几种不同的排法?
- 有17张卡片,想平均分成若干组,要求至少分2组,并且每组至少2张,能做到吗?说明理由。
- 有19颗珠子和21颗珠子两种材料,分别尝试每3颗装一袋,哪一种可以恰好装完?结合质数、合数的知识说明理由。
D组|思维提升(综合判断与有序寻找)
- 找出大于30、小于40的所有质数,并说明你是怎样排查的。
- 两个不同的质数相加等于20。如果不区分先后顺序,有哪几组?请全部写出。
四、参考答案与解析
A组|基础认识
第1题:1、13;质
解析:13恰好只有1和13两个不同的因数,所以13是质数。
第2题:1、2、3、4、6、12;合数
解析:12的因数超过两个,除了1和12,还有2、3、4、6,因此12是合数。
第3题:质数:2;合数:9;既不是质数也不是合数:1
解析:2只有1和2两个因数;9有1、3、9三个因数;1只有一个因数。
第4题:2、3、5、7、11、13、17、19
解析:这些数都恰好有两个不同的因数。注意1不是质数,2是最小的质数。
第5题:21、25
解析:21 = 3 × 7,25 = 5 × 5,所以它们都是合数;23和29都是质数。
B组|易错辨析
第6题:错误
解析:1只有一个因数,既不是质数也不是合数;最小的质数是2。
第7题:错误
解析:2虽然是偶数,但只有1和2两个因数,因此是质数,也是唯一的偶质数。
第8题:错误
解析:例如9是奇数,但9 = 3 × 3,有1、3、9三个不同的因数,所以9是合数。
第9题:正确
解析:大于2的偶数都能被2整除,除了1和本身之外还有因数2,因此不可能是质数。所以大于2的质数都是奇数。
第10题:错误
解析:例如3和5都是质数,但3 × 5 = 15,15有1、3、5、15四个因数,因此15是合数。实际上,两个质数的乘积一定是合数。
C组|实际应用
第11题:3种
解析:24 = 2 × 12 = 3 × 8 = 4 × 6。符合“至少2行、每行至少2个”的排法有2行每行12个、3行每行8个、4行每行6个。旋转后不重复计数,共3种。
第12题:不能
解析:17是质数,只有1和17两个因数。如果要平均分组,只有分1组每组17张,或者分17组每组1张,均不符合“至少2组且每组至少2张”的要求。
第13题:21颗珠子可以,19颗珠子不可以
解析:21 = 3 × 7,是合数,能按每袋3颗装成7袋;19是质数,除了1和19以外没有其他因数,不能按每袋3颗恰好装完。
D组|思维提升
第14题:31、37
解析:31、33、35、37、39为奇数。其中33和39都是3的倍数,35是5的倍数,因此是合数;31和37没有除1及其本身以外的因数,所以是质数。32、34、36、38都是大于2的偶数,均为合数。
第15题:两组,分别是3和17、7和13
解析:20是偶数。若其中一个质数是2,另一个数为18,不是质数;其余两个质数应是奇数。依次检验可得3 + 17 = 20、7 + 13 = 20。5 + 15虽等于20,但15是合数;11 + 9虽等于20,但9是合数。不计顺序,共2组。
五、本篇总结
认识质数与合数,核心是抓住因数的个数,而不是只看数字大小或奇偶性。
① 质数:大于1,恰好只有1和本身两个因数。
② 合数:大于1,除了1和本身还有其他因数。
③ 特别记住:1既不是质数也不是合数;2是唯一的偶质数。
④ 判断方法:先找因数,也可以结合2、3、5的倍数特征缩小判断范围,但不能只靠奇偶或个位数字下结论。
达标标准:能够正确区分质数、合数和1,熟练识别20以内的质数,会通过找因数和倍数特征判断常见整数,并能解决简单的分组、排列和数的分类问题。
下一篇预告:质因数与分解质因数——学会将合数表示成几个质数相乘的形式。
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