五年级奥数讲义必备专题第9讲.数论之质数合数.学生版.pdf
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1、第九讲第九讲数论之质数合数数论之质数合数教学目标教学目标本讲中的知识点在小学课本内已经有所涉及,并且多以判断题考察。质数合数的出现是对自然数的另一种分类方式,但是相对于奇数偶数的划分要复杂许多。质数本身的无规律性也是一个研究质数结构的难点。 在奥数数论知识体系中我们要帮助孩子树立对质数和合数的基本认识,在这个基础之上能够会与之前的一些知识点结合运用。分解质因数法是一个数论重点方法, 本讲另一个授课重点在于让孩子对这个方法能够熟练并且灵活运用。知识点拨知识点拨1 1 质数与合数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,
2、这个数叫做合数.要特别记住:0 和 1 不是质数,也不是合数.常用的 100 以内的质数:2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、37、41、43、47、53、59、61、67、71、73、79、83、89、97,共计 25 个;除了 2 其余的质数都是奇数;除了2 和 5,其余的质数个位数字只能是1,3,7 或 9.考点: 值得注意的是很多题都会以质数2 的特殊性为考点. 除了 2 和 5,其余质数个位数字只能是1,3,7 或 9.这也是很多题解题思路,需要大家注意.2 2 质因数与分解质因数质因数与分解质因数质因数: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
3、因数.互质数:公约数只有 1 的两个自然数,叫做互质数.分解质因数: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.例如:30 235.其中 2、3、5 叫做 30 的质因数.又如12 223 223,2、3 都叫做 12 的质因数,其中后一个式子叫做分解质因数的标准式,在求一个数约数的个数和约数的和的时候都要用到这个标准式.分解质因数往往是解数论题目的突破口,因为这样可以帮助我们分析数字的特征.3 3 唯一分解定理唯一分解定理a3a2任何一个大于 1 的自然数 n 都可以写成质数的连乘积,即:n p1a1 p2 p3ak pk其中为质数,a1 a2分解式. ak为自然数,并且这种表示是
4、唯一的.该式称为 n 的质因子例如:三个连续自然数的乘积是210,求这三个数.分析:210=2357,可知这三个数是 5、6 和 7.4.4. 部分特殊数的分解部分特殊数的分解111 337;1001 71113;11111 41271;10001 73137;1995 35719;1998 233337;2007 33 223;2008 2 2 2 251;10101 371337.5.5. 判断一个数是否为质数的方法判断一个数是否为质数的方法根据定义如果能够找到一个小于 p 的质数 q(均为整数),使得 q 能够整除 p,那么 p 就不是质数,所以我们只要拿所有小于p 的质数去除 p 就可
5、以了;但是这样的计算量很大,对于不太大的 p,我们可以先找一个大于且接近 p 的平方数K 2,再列出所有不大于 K 的质数,用这些质数去除 p,如没有能够除尽的那么p 就为质数.例如:149 很接近1441212,根据整除的性质 149 不能被 2、3、5、7、11 整除,所以149 是质数.例题精讲例题精讲模块一:模块一: 质数合数的基本概念的应用质数合数的基本概念的应用下面是主试委员会为第六届下面是主试委员会为第六届“ “华杯赛华杯赛” ”写的一首诗:写的一首诗:美少年华朋会友,幼长相亲同切磋;美少年华朋会友,幼长相亲同切磋;杯赛联谊欢声响,念一笑慰来者多;杯赛联谊欢声响,念一笑慰来者多;
6、九天九霄志凌云,九七共庆手相握;九天九霄志凌云,九七共庆手相握;聚起华夏中兴力,同唱移山壮丽歌聚起华夏中兴力,同唱移山壮丽歌请你将诗中请你将诗中 5656 个字第个字第 1 1 行左边第一字起逐行逐字编为行左边第一字起逐行逐字编为 1 15656 号,号, 再将号码中再将号码中的质数由小到大找出来,将它们对应的字依次排成一行,组成一句话,请写出的质数由小到大找出来,将它们对应的字依次排成一行,组成一句话,请写出这句话这句话1 1例题例题 1 1【巩固】【巩固】 (2008(2008 年南京市青少年“科学小博士”思维训练年南京市青少年“科学小博士”思维训练) )炎黄骄子炎黄骄子菲尔兹奖被誉为“数
7、学界的诺贝尔奖”菲尔兹奖被誉为“数学界的诺贝尔奖” ,只奖励只奖励 4040 岁以下的数学家华人数学家丘成桐、陶哲轩分别于岁以下的数学家华人数学家丘成桐、陶哲轩分别于19821982 年、年、20062006 年荣获此奖我们知年荣获此奖我们知道正整数中有无穷多个质数道正整数中有无穷多个质数( (素数素数) ),陶哲轩等证明了这样一个关于质数分布的奇妙定理:对任何正,陶哲轩等证明了这样一个关于质数分布的奇妙定理:对任何正整数整数 k k,存在无穷多组含有,存在无穷多组含有 k k 个等间隔质数个等间隔质数( (素数素数) )的数组例如,的数组例如,k3时,时,3 3,5 5,7 7 是间隔为是间
8、隔为 2 2 的的3 3 个质数;个质数;5 5,1111,1717 是间隔为是间隔为 6 6 的的 3 3 个质数:而个质数:而,是间隔为是间隔为 1212 的的 3 3个质数个质数( (由小到大排列,只写一组由小到大排列,只写一组 3 3 个质数即可个质数即可) )2 2例题例题 2 239,求这两个质数的乘积是多少,求这两个质数的乘积是多少. .两个质数之和为两个质数之和为【巩固】【巩固】 已知已知 3 3 个不同质数的和是最小的合数的完全平方,求这个不同质数的和是最小的合数的完全平方,求这 3 3 个质数的乘积是多少?个质数的乘积是多少?【巩固】【巩固】 小晶最近迁居了,小晶惊奇地发现
9、他们新居的门牌号码是四位数同时,她感到这个号码很容易记小晶最近迁居了,小晶惊奇地发现他们新居的门牌号码是四位数同时,她感到这个号码很容易记住,因为它的形式为住,因为它的形式为abba,其中,其中ab,而且,而且ab和和ba都是质数都是质数( (a和和b是两个数字是两个数字) )具有这种形式具有这种形式的数共有多少个?的数共有多少个?( (“祖冲之杯”小学数学邀请赛“祖冲之杯”小学数学邀请赛) )九九重阳节,一批老人决定分乘若干辆至多可乘九九重阳节,一批老人决定分乘若干辆至多可乘3232 人的大巴前去参观兵马俑如果打算每辆车坐人的大巴前去参观兵马俑如果打算每辆车坐 2222 个人,就会有个人,就
10、会有 1 1 个人没有座个人没有座位;如果少开一辆车,那么,这批老人刚好平均分乘余下的大巴那么有多少个位;如果少开一辆车,那么,这批老人刚好平均分乘余下的大巴那么有多少个3 3例题例题 3 3老人?原有多少辆大巴?老人?原有多少辆大巴?【巩固】【巩固】 ( (全国小学数学奥林匹克全国小学数学奥林匹克) )从从 1 19 9 中选出中选出 8 8 个数排成一个圆圈,个数排成一个圆圈, 使得相邻的两数之使得相邻的两数之和都是质数和都是质数 排好后可以从任意两个数字之间切开,排好后可以从任意两个数字之间切开, 按顺时针方向读这些八位数,按顺时针方向读这些八位数,其中可以读到的最大的数是多少?其中可以
11、读到的最大的数是多少?234985674 4例题例题 4 49 9 个连续的自然数,个连续的自然数,每个数都大于每个数都大于 8080,那么其中最多有多少个质数?请列举和最那么其中最多有多少个质数?请列举和最小的一组小的一组【巩固】【巩固】 ( (我爱数学少年数学夏令营我爱数学少年数学夏令营) )用用 0 0,1 1,2 2,9 9 这这 1010 个数字组成个数字组成 6 6 个质数,每个数字至多用个质数,每个数字至多用 1 1 次,次,每个质数都不大于每个质数都不大于 500500,那么共有多少种不同的组成,那么共有多少种不同的组成 6 6 个质数的方法请将所有方法都列出来个质数的方法请将
12、所有方法都列出来用用 1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6,7 7,8 8,9 9 这这 9 9 个数字组成质数,如果每个数字都要用到并个数字组成质数,如果每个数字都要用到并且只能用一次,那么这且只能用一次,那么这 9 9 个数字最多能组成多少个质数个数字最多能组成多少个质数. .5 5例题例题 5 5【巩固】【巩固】 有三张卡片,它们上面各写着数字有三张卡片,它们上面各写着数字 1 1,2 2,3 3,从中抽出一张、二张、三张,按任意次序排列出来,从中抽出一张、二张、三张,按任意次序排列出来,可以得到不同的一位数、二位数、三位数,请你将其中的质数都写出来可以得到不同的一位数、二位数
13、、三位数,请你将其中的质数都写出来. .7 7 个连续质数从大到小排列是个连续质数从大到小排列是 a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g 已知它们的和是偶数,那么已知它们的和是偶数,那么d d 是多少?是多少?6 6例题例题 6 6【巩固】【巩固】 从从20以内的质数中选出以内的质数中选出6个,然后把这个,然后把这6个数分别写在正方体木块的个数分别写在正方体木块的6个面上,并且使得相对两个个面上,并且使得相对两个面的数的和都相等面的数的和都相等. .将这样的三个木块掷在地上,向上的三个面的三个数之和可能有多少种不同的将这样的三个木块掷在地上,向上的三个面的三个数之和可能有多少种
14、不同的值?值?【巩固】【巩固】 将八个不同的合数填入下面的括号中,如果要求相加的两个合数互质,那么将八个不同的合数填入下面的括号中,如果要求相加的两个合数互质,那么A A 最小是几?最小是几?A=A=()+ +()= =()+ +()= =()+ +()= =()+ +()将将 6060 拆成拆成 1010 个质数之和,要求最大的质数尽可能小,那么其中最大的质数是个质数之和,要求最大的质数尽可能小,那么其中最大的质数是多少多少7 7例题例题 7 7【巩固】【巩固】 将将 5050 分拆成分拆成 1010 个质数的和,要求其中最大的质数尽可能大,则这个最大的质数是多少?个质数的和,要求其中最大的
15、质数尽可能大,则这个最大的质数是多少?【巩固】【巩固】 将将 3737 拆成若干个不同的质数之和,有多少种不同的拆法?将每一种拆法中拆出的那些质数相乘,拆成若干个不同的质数之和,有多少种不同的拆法?将每一种拆法中拆出的那些质数相乘,得到的乘积中,哪个最小?得到的乘积中,哪个最小?模块二:分解质因数模块二:分解质因数8 8例题例题 8 8两个连续奇数的乘积是两个连续奇数的乘积是111555,这两个奇数之和是多少,这两个奇数之和是多少? ?【巩固】【巩固】 把把 4040,4444,4545,6363,6565,7878,9999,105105 这八个数平分成两组,使每组四个数的乘积相等。这八个数
16、平分成两组,使每组四个数的乘积相等。9 9例题例题 9 94 4 个一位数的乘积是个一位数的乘积是 360360,并且其中只有一个是合数,那么在这,并且其中只有一个是合数,那么在这 4 4 个数字所组成个数字所组成的四位数中,最大的一个是多少?的四位数中,最大的一个是多少?【巩固】【巩固】 将将 1 19 9 九个自然数分成三组,每组三个数九个自然数分成三组,每组三个数. .第一组三个数的乘积是第一组三个数的乘积是 4848,第二组三个数的乘积是,第二组三个数的乘积是 4545,第三组三个数字之和最大是多少?第三组三个数字之和最大是多少?1010例题例题 1010在面前有一个长方体,它的正面和
17、上面的面积之和是在面前有一个长方体,它的正面和上面的面积之和是 209209,如果它的长、宽、高,如果它的长、宽、高都是质数,那么这个长方体的体积是多少都是质数,那么这个长方体的体积是多少? ?【巩固】【巩固】 一个长方体的长、宽、高是连续的一个长方体的长、宽、高是连续的3 3 个自然数,它的体积是个自然数,它的体积是3927039270 立方厘米,那么这个长方体的表立方厘米,那么这个长方体的表面积是多少平方厘米面积是多少平方厘米? ?【巩固】【巩固】 一个长方体的长、宽、高都是整数厘米,它的体积是一个长方体的长、宽、高都是整数厘米,它的体积是 19981998 立方厘米,那么它的长、宽、高的
18、和的立方厘米,那么它的长、宽、高的和的最小可能值是多少厘米最小可能值是多少厘米? ?(老师可以先引入:小明一家四兄弟,大哥叫大毛,二哥叫二毛,三哥叫三毛,(老师可以先引入:小明一家四兄弟,大哥叫大毛,二哥叫二毛,三哥叫三毛,那老四叫什么?)那老四叫什么?) 大毛、大毛、 二毛、二毛、 三毛、三毛、 小明四个人,小明四个人, 他们的年龄一个比一个大他们的年龄一个比一个大2岁,岁,1111他们四个人年龄的乘积是他们四个人年龄的乘积是48384。问他们四个人的年龄各是几岁?。问他们四个人的年龄各是几岁?例题例题 1111【巩固】【巩固】 甲乙两人的年龄和为一个质数,这个数的个位与十位数字的和是甲乙两
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