内容正文:
第20讲 最小公倍数
📋 核心方法论与知识体系构建 1
一、知识体系全景梳理 1
二、最小公倍数解题方法图表记忆法 2
三、奥数思维提升 2
📊 典型例题解构与解题策略精讲 3
📌 考点一:最小公倍数基础求法 3
📌 考点二:最小公倍数与最大公约数综合应用 4
📌 考点三:最小公倍数进阶实际场景应用 6
⚠️ 易错避坑指南 8
📚 分层专题精练 — 基础夯实·能力进阶·思维跃迁 10
一、基础夯实篇(共8题) 10
二、能力进阶篇(共7题) 11
三、思维跃迁篇(共5题) 12
🔍 精准解析—思路拆解·知识点睛 13
一、基础夯实篇(共8题) 13
二、能力进阶篇(共7题) 15
三、思维跃迁篇(共5题) 18
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📋 核心方法论与知识体系构建
一、知识体系全景梳理
最小公倍数(简称LCM),是五年级数论模块的核心知识点,与上一讲最大公约数(GCD)互为补充,是分数通分、周期问题、行程相遇、工程统筹、拼接铺砖等奥数应用题的核心解题工具。
核心定义:几个非0自然数公有的倍数,叫做这几个数的公倍数;其中除0以外最小的一个公倍数,叫做这几个数的最小公倍数。
解题核心:通过规范方法找到几个数的公有质因数与独有质因数,取公有质因数的最高次幂与所有独有质因数相乘得到最小公倍数,结合“再次相遇、同时发车、最少数量、下次重合”等题干约束,解决实际应用问题。
类型
特征
解题策略
典型例子
基础求法类
已知2-3个自然数,求最小公倍数
枚举法、分解质因数法、短除法,优先推荐短除法
求12和18的最小公倍数
通分计算类
分数通分、异分母分数加减运算
几个分母的最小公倍数为最简公分母,分子同步扩大
把1/12和5/18通分,计算和与差
周期重合类
循环事件、相遇发车、日期重合问题
两个/多个周期的最小公倍数=下次重合的最小间隔
甲每3天去一次图书馆,乙每4天去一次,求下次同去的间隔
拼接铺砖类
小长方形拼大正方形、地面铺砖无剩余
长和宽的最小公倍数=正方形最小边长
用长6cm、宽4cm的长方形拼最小正方形,求边长
分组分配类
物品平均分有剩余/缺少,求最少总数
总数减去剩余/加上缺少后,是几个数的公倍数,最小公倍数对应最少总数
苹果每人分6个剩4个,每人分8个剩4个,求最少有多少个苹果
二、最小公倍数解题方法图表记忆法
方法
适用场景
核心步骤
注意
枚举法
数值较小的2个数,入门基础
1.分别列出两个数的倍数(从小到大);2.圈出公有的倍数;3.找到公有倍数中最小的非0数
按顺序枚举倍数,避免遗漏,仅适合100以内的小数
分解质因数法
2个及以上数,数值较大
1.分别分解每个数的质因数;2.提取所有出现过的质因数;3.公有质因数取最高次幂,与独有质因数相乘,结果为最小公倍数
所有出现过的质因数都要参与计算,不能遗漏独有质因数
短除法(核心推荐)
2个及以上数,全场景通用
1.把所有数写在短除号内;2.先用所有数的公有质因数试除,再用部分数的公有质因数试除;3.直到商两两互质为止;4.所有除数与最终的商相乘,结果为最小公倍数
多个数求最小公倍数,需除到商两两互质,而非仅所有数无公有质因数
公式法(黄金公式)
两个数的快速求解
1.先求两个数的最大公约数GCD;2.最小公倍数LCM=(a×b)÷GCD(a,b)
仅适用于两个数,多个数需先两两求最小公倍数,再和第三个数求
大数扩倍法
两个数相差较大,口算快速求解
1.把较大的数依次扩大2倍、3倍、4倍……;2.直到扩大后的数能被较小的数整除;3.第一个符合条件的数就是最小公倍数
适合两个数有倍数关系或公因数较少的场景,口算效率高
三、奥数思维提升
1 核心性质1:如果自然数a是b的倍数,那么a和b的最小公倍数是a。例:24是6的倍数,二者最小公倍数为24。
2 核心性质2:互质的两个非0自然数,最小公倍数是它们的乘积。例:7和9互质,二者最小公倍数为7×9=63。
3 核心性质3:几个非0自然数的公倍数,一定是它们最小公倍数的倍数。例:12和18的最小公倍数是36,它们的公倍数有36、72、108……均为36的倍数。
4 核心性质4:黄金公式——两个非0自然数的乘积=它们的最大公约数×最小公倍数,即a×b=GCD(a,b)×LCM(a,b)。
5 审题技巧:题干出现“至少、最少、下次、同时、再次重合、最小正方形”等关键词,优先考虑用最小公倍数解题。
6 验证闭环:求出最小公倍数后,必须代入原题验证,确保能被所有已知数整除,完全符合题干约束。
📊 典型例题解构与解题策略精讲
📌 考点一:最小公倍数基础求法
✨ 典型例题 1(分解质因数法)
用分解质因数法求12和18的最小公倍数。
解题步骤:
① 分别分解两个数的质因数:12=2²×3,18=2×3²
② 提取所有出现过的质因数:2和3
③ 公有质因数取最高次幂,相乘:2²×3²=4×9=36
④ 验证:36÷12=3,36÷18=2,均能整除,且是公倍数中最小的非0数
【答案】36
【知识点睛】分解质因数法求最小公倍数,核心是“取所有质因数的最高次幂相乘”,与最大公约数的“仅公有质因数最低次幂”严格区分,避免混淆。
✨ 典型例题 2(短除法——三个数求最小公倍数)
用短除法求12、18和24的最小公倍数。
解题步骤:
① 把12、18、24写入短除号,先用三个数的公有质因数2试除,得到商6、9、12
② 再用三个数的公有质因数3试除,得到商2、3、4
③ 此时三个商无公有质因数,继续用部分数的公有质因数2试除2和4,得到商1、3、2,3直接落下
④ 观察最终商1、3、2,两两互质,停止试除
⑤ 所有除数与最终的商相乘:2×3×2×1×3×2=72,即为三个数的最小公倍数
⑥ 验证:72÷12=6,72÷18=4,72÷24=3,均能整除,符合要求
【答案】72
【知识点睛】多个数用短除法求最小公倍数,先除所有数的公有质因数,再除部分数的公有质因数,必须除到商两两互质为止,所有除数和商的乘积就是最小公倍数。
✨ 典型例题 3(公式法——黄金公式应用)
已知两个数的最大公约数是6,两数乘积是432,求这两个数的最小公倍数。
解题步骤:
① 根据黄金公式:a×b=GCD(a,b)×LCM(a,b)
② 代入已知条件:432=6×LCM
③ 计算得:LCM=432÷6=72
④ 验证:两个数的最大公约数6,最小公倍数72,乘积6×72=432,与题干一致
【答案】72
【知识点睛】黄金公式是连接最大公约数和最小公倍数的核心桥梁,已知其中三个量,可快速求出第四个量,无需分解质因数,是奥数解题的高效工具。
📌 考点二:最小公倍数与最大公约数综合应用
✨ 典型例题 4(已知最大公约数和最小公倍数求原数)
已知两个自然数的最大公约数是6,最小公倍数是72,求这两个数。
解题步骤:
① 根据最大公约数的性质,设这两个数分别为6a和6b,其中a和b互质(公因数只有1)
② 根据黄金公式:6a×6b=6×72,化简得36ab=432,即ab=12
③ 找出乘积为12且互质的正整数组合:
组合1:a=1,b=12,1和12互质,对应数为6×1=6,6×12=72
组合2:a=3,b=4,3和4互质,对应数为6×3=18,6×4=24
排除:a=2,b=6(不互质,最大公约数会变成12,不符合题干)
④ 验证:6和72的最大公约数6,最小公倍数72;18和24的最大公约数6,最小公倍数72,均符合要求
【答案】6和72,或18和24
【知识点睛】已知最大公约数和最小公倍数求原数,核心方法是设数为“最大公约数×互质数”,把问题转化为求互质的因数组合,确保a和b互质是解题关键。
✨ 典型例题 5(分数通分应用)
把5/12、7/18和3/8通分,并计算三个分数的和。
解题步骤:
① 通分的核心是找到几个分母的最小公倍数作为最简公分母,先求12、18、8的最小公倍数
② 分解质因数:12=2²×3,18=2×3²,8=2³,最小公倍数=2³×3²=72
③ 把三个分数化为分母是72的同分母分数:
5/12=(5×6)/(12×6)=30/72
7/18=(7×4)/(18×4)=28/72
3/8=(3×9)/(8×9)=27/72
④ 计算和:30/72+28/72+27/72=85/72
【答案】最简公分母72,通分后分别为30/72、28/72、27/72,和为85/72
【知识点睛】异分母分数通分,最简公分母就是几个分母的最小公倍数,可避免分母过大导致计算复杂,是分数四则运算的基础。
📌 考点三:最小公倍数进阶实际场景应用
✨ 典型例题 6(周期重合——相遇问题)
甲、乙两人在环形跑道上跑步,跑一圈甲需要4分钟,乙需要6分钟。两人同时从起点同向出发,至少经过多少分钟,两人再次在起点相遇?
解题步骤:
① 两人再次在起点相遇时,经过的时间必须同时是4和6的倍数,即公倍数;“至少经过多久”,就是求4和6的最小公倍数
② 求4和6的最小公倍数:分解质因数4=2²,6=2×3,最小公倍数=2²×3=12
③ 验证:12分钟时,甲跑了12÷4=3圈,乙跑了12÷6=2圈,两人都回到起点,符合要求
【答案】12分钟
【知识点睛】环形跑道起点相遇问题,再次在起点相遇的时间,就是两人跑一圈时间的最小公倍数,核心是找到同时满足两人回到起点的最小时间。
✨ 典型例题 7(拼接铺砖应用)
用长6厘米、宽4厘米的长方形小瓷砖拼一个正方形,正方形的边长最小是多少厘米?至少需要多少块这样的瓷砖?
解题步骤:
① 拼出的正方形边长必须同时是6和4的倍数,即公倍数;“边长最小”,就是求6和4的最小公倍数
② 求6和4的最小公倍数:12,即正方形的最小边长是12厘米
③ 长需要的瓷砖数:12÷6=2块,宽需要的瓷砖数:12÷4=3块
④ 总瓷砖数:2×3=6块
⑤ 验证:6 块瓷砖总面积 6×(6×4)=144 平方厘米,正方形面积 12×12=144 平方厘米,无剩余,符合要求
【答案】边长最小12厘米,至少需要6块瓷砖
【知识点睛】小长方形拼大正方形无剩余的题型,正方形的最小边长就是长方形长和宽的最小公倍数,总块数=(边长÷长)×(边长÷宽)。
✨ 典型例题 8(发车问题——周期应用)
三路公交车,1路车每6分钟发一班,2路车每8分钟发一班,3路车每12分钟发一班。早上6:00三路车同时发车,请问下一次三路车同时发车是几时几分?
解题步骤:
① 下一次同时发车的间隔时间,必须同时是6、8、12的倍数,即求三个数的最小公倍数
② 用短除法求6、8、12的最小公倍数:24,即间隔24分钟
③ 发车时间:6:00+24分钟=6:24
④ 验证:6:24时,1路车发了24÷6=4班,2路车发了24÷8=3班,3路车发了24÷12=2班,正好同时发车,符合要求
【答案】早上6时24分
【知识点睛】公交车同时发车问题,两次同时发车的最小间隔,就是各路车发车间隔的最小公倍数,是奥数中周期问题的高频考点。
⚠️ 易错避坑指南
❌ 短除法求多个数最小公倍数时,未除到两两互质
错误示例:求12、18、24的最小公倍数,短除到商2、3、4时停止,直接算2×3×2×3×4=144,错误得到最小公倍数144。
正确分析:多个数求最小公倍数,必须除到商两两互质,商2和4还有公有质因数2,需继续试除,最终正确最小公倍数为72。
❌ 混淆最小公倍数与最大公约数的质因数取法
错误示例:求12和18的最小公倍数,分解质因数后取2×3=6,误用了公有质因数最低次幂。
正确分析:最小公倍数取所有质因数的最高次幂,即2²×3²=36;最大公约数才取公有质因数最低次幂,二者规则不可混淆。
❌ 黄金公式误用在多个数上
错误示例:求12、18、24的最小公倍数,直接用(12×18×24)÷最大公约数6,得到错误结果864。
正确分析:黄金公式仅适用于两个数,多个数需先两两求最小公倍数,再和第三个数求,正确步骤:先求12和18的最小公倍数36,再求36和24的最小公倍数72。
❌ 互质的两个数最小公倍数算错
错误示例:求7和9的最小公倍数,错误算成1,与最大公约数混淆。
正确分析:互质的两个数,最大公约数是1,最小公倍数是它们的乘积,7和9的最小公倍数是7×9=63。
❌ 周期问题中重复计算起点时间
错误示例:甲乙6:00同时出发,甲4分钟一圈,乙6分钟一圈,再次相遇时间算成12分钟后,错误写成6:12(把起点0分钟算成第一圈)。
正确分析:最小公倍数12分钟是间隔时间,6:00+12分钟=6:12是正确时间,但需验证:12分钟甲跑3圈,乙跑2圈,确实回到起点,核心是间隔时间=最小公倍数,起点时间+间隔时间=下次重合时间。
❌ 拼接问题中搞反边长和块数的计算
错误示例:长6cm、宽4cm拼正方形,最小边长12cm,错误算成总块数12÷6 + 12÷4=5块。
正确分析:总块数是长的块数×宽的块数,即2×3=6块,而非相加,需结合面积验证结果。
📚 分层专题精练 — 基础夯实·能力进阶·思维跃迁
一、基础夯实篇(共8题)
1.用枚举法求8和12的最小公倍数。
2.用分解质因数法求15和20的最小公倍数。
3.用短除法求16、24和32的最小公倍数。
4.把通分,写出最简公分母。
5.判断:如果自然数a>b,且a是b的倍数,那么a和b的最小公倍数是a,这个说法是否正确?
6.互质的两个自然数5和7,它们的最小公倍数是多少?
7.甲每2天去一次公园,乙每3天去一次公园,若两人周一同时去了公园,下次同时去公园是周几?
8.已知两个数的最大公约数是5,乘积是300,求这两个数的最小公倍数。
二、能力进阶篇(共7题)
9.用公式法求48和72的最小公倍数。
10.求12、15和20的最小公倍数。
11.用长8厘米、宽6厘米的长方形拼正方形,正方形的边长最小是多少厘米?至少需要多少块长方形?
12.三路公交车分别每10分钟、15分钟、20分钟发一班,早上7:30同时发车,下一次同时发车是几时几分?
13.已知两个自然数的最大公约数是8,最小公倍数是96,其中一个数是24,求另一个数。
14.一堆苹果,平均分给6个小朋友剩3个,平均分给8个小朋友也剩3个,这堆苹果最少有多少个?
15.一个环形跑道,甲跑一圈5分钟,乙跑一圈8分钟,两人同时从起点同向出发,至少经过多少分钟,两人再次在起点相遇?
三、思维跃迁篇(共5题)
16.证明:两个自然数的任意公倍数,都是它们最小公倍数的倍数。
17.已知两个自然数的和是60,它们的最大公约数是12,求这两个数的最小公倍数。
18.两个数的最大公约数是14,最小公倍数是210,求这两个数的差。
19.学校组织学生排队,每行12人多5人,每行15人也多5人,学生总人数在100-150之间,求学生总人数。
20.求2024、2025、2026三个连续自然数的最小公倍数。
🔍 精准解析—思路拆解·知识点睛
一、基础夯实篇(共8题)
1.【答案】24
解题步骤:
① 列出8的倍数(从小到大):8、16、24、32、40……
② 列出12的倍数(从小到大):12、24、36、48……
③ 圈出公有倍数:24、48……,其中最小的非0数是24
【知识点睛】枚举法是理解最小公倍数概念的基础,核心是按顺序枚举倍数,找到第一个公有倍数。
2.【答案】60
解题步骤:
① 分解质因数:15=3×5,20=2²×5
② 提取所有出现过的质因数:2、3、5
③ 取最高次幂相乘:2²×3×5=4×3×5=60
④ 验证:60÷15=4,60÷20=3,均能整除
【知识点睛】分解质因数法求最小公倍数,所有出现过的质因数都要参与计算,取最高次幂相乘。
3.【答案】96
解题步骤:
① 短除法,先用公有质因数2试除16、24、32,商为8、12、16
② 再用公有质因数2试除,商为4、6、8
③ 再用公有质因数2试除,商为2、3、4
④ 用部分数的公有质因数2试除2和4,商为1、3、2,两两互质,停止试除
⑤ 所有除数和商相乘:2×2×2×2×1×3×2=96
【知识点睛】多个数短除求最小公倍数,需除到商两两互质,所有除数和最终商的乘积就是结果。
4.【答案】最简公分母12
解题步骤:
① 通分的最简公分母是分母3、4、6的最小公倍数
② 求3、4、6的最小公倍数:12
③ 通分结果:2/3=8/12,3/4=9/12,5/6=10/12
【知识点睛】异分母分数通分,最简公分母就是几个分母的最小公倍数,可简化计算。
5.【答案】正确
解题步骤:
① 根据最小公倍数的性质,若a是b的倍数,那么a的所有倍数都是a和b的公倍数
② 因此a是a和b的最小公倍数,例如24是6的倍数,二者最小公倍数是24
【知识点睛】这是最小公倍数的核心性质,可快速判断倍数关系的两个数的最小公倍数。
6.【答案】35
解题步骤:
① 互质的两个数,公因数只有1,没有公有质因数
② 因此最小公倍数是两个数的乘积:5×7=35
【知识点睛】互质的两个非0自然数,最小公倍数是它们的乘积,最大公约数是1,二者不可混淆。
7.【答案】周日
解题步骤:
① 下次同时去公园的间隔天数是 2 和 3 的最小公倍数,2 和 3 互质,最小公倍数为 2×3=6 天。
② 周一经过 6 天为周日,即两人下次同时去公园是周日。
【知识点睛】日期周期问题,间隔天数是两个周期的最小公倍数,需注意“每n天”的周期计算,避免算错星期。
8.【答案】60
解题步骤:
① 根据黄金公式:两数乘积=最大公约数×最小公倍数
② 代入数值:300=5×LCM,解得LCM=300÷5=60
【知识点睛】黄金公式是快速求解最小公倍数的核心工具,已知乘积和最大公约数,可直接计算。
二、能力进阶篇(共7题)
9.【答案】144
解题步骤:
① 先求48和72的最大公约数:分解质因数48=2⁴×3,72=2³×3²,最大公约数=2³×3=24
② 根据黄金公式:LCM=(48×72)÷24=3456÷24=144
③ 验证:144÷48=3,144÷72=2,符合要求
【知识点睛】公式法求两个数的最小公倍数,先求最大公约数,再用乘积除以最大公约数,高效准确。
10.【答案】60
解题步骤:
① 分解质因数:12=2²×3,15=3×5,20=2²×5
② 所有质因数最高次幂相乘:2²×3×5=60
③ 短除法验证:公有质因数先除,最终除到两两互质,除数和商乘积为60
【知识点睛】三个数求最小公倍数,核心是覆盖所有质因数的最高次幂,确保结果能被所有数整除。
11.【答案】边长最小24厘米,至少需要12块
解题步骤:
① 正方形最小边长是8和6的最小公倍数,求得最小公倍数为24
② 长需要的块数:24÷8=3块,宽需要的块数:24÷6=4块
③ 总块数:3×4=12块
④ 验证:12块长方形总面积12×8×6=576平方厘米,正方形面积24×24=576平方厘米,无剩余
【知识点睛】长方形拼正方形问题,最小边长是长和宽的最小公倍数,总块数是长、宽方向块数的乘积。
12.【答案】早上8时30分
解题步骤:
① 下一次同时发车的间隔时间,是10、15、20的最小公倍数
② 求三个数的最小公倍数:60,即间隔60分钟(1小时)
③ 发车时间:7:30+1小时=8:30
【知识点睛】多线路发车问题,最小间隔时间就是所有发车间隔的最小公倍数,注意时间单位的换算。
13.【答案】32
解题步骤:
① 根据黄金公式:两数乘积=最大公约数×最小公倍数
② 设另一个数为x,則24x=8×96
③ 计算得:x=(8×96)÷24=32
④ 验证:24和32的最大公约数是8,最小公倍数是96,符合要求
【知识点睛】已知最大公约数、最小公倍数和其中一个数,用黄金公式可快速求出另一个数。
14.【答案】27个
解题步骤:
① 苹果总数减去3个后,正好是6和8的公倍数
② 求6和8的最小公倍数:24
③ 苹果最少数量=24+3=27个
④ 验证:27÷6=4余3,27÷8=3余3,符合要求
【知识点睛】同余问题,余数相同时,总数=最小公倍数+余数,“最少数量”就是最小公倍数加余数。
15.【答案】40分钟
解题步骤:
① 再次在起点相遇的时间,是5和8的最小公倍数
② 5和8互质,最小公倍数=5×8=40
③ 验证:40分钟甲跑了40÷5=8圈,乙跑了40÷8=5圈,都回到起点,符合要求
【知识点睛】环形跑道起点相遇问题,核心是求跑一圈时间的最小公倍数,确保两人同时回到起点。
三、思维跃迁篇(共5题)
16.【答案】证明成立
解题步骤:
① 设两个非0自然数为a和b,它们的最小公倍数为L,任意一个公倍数为M
② 根据定义,a能整除L,b能整除L,即L=a×m,L=b×n,m和n互质
③ 因为M是a和b的公倍数,所以a能整除M,b能整除M
④ 用M除以L,得到M=L×k + r,其中0≤r<L
⑤ 因为a和b都能整除M和L,所以a和b都能整除r,若r≠0,则r是比L更小的公倍数,与L是最小公倍数矛盾
⑥ 因此r=0,即M=L×k,说明M是L的倍数
⑦ 因此,两个数的任意公倍数,都是它们最小公倍数的倍数
【知识点睛】这是最小公倍数的核心性质,是所有周期问题的理论基础,公倍数的无限性正是源于此。
17.【答案】48或72
解题步骤:
① 设两个数为 12a 和 12b,a 和 b 互质,且 12a+12b=60,化简得 a+b=5。
② 找出和为 5 且互质的正整数组合:(1,4)、(2,3)。
③ 组合 1:a=1,b=4,对应数 12 和 48,最小公倍数为 48。
④ 组合 2:a=2,b=3,对应数 24 和 36,最小公倍数为 72。
【知识点睛】已知两数和与最大公约数,先设数为“最大公约数×互质数”,求出互质组合,再计算最小公倍数。
18.【答案】28 或 196
解题步骤:
① 设两个数为 14a 和 14b,a 和 b 互质,根据黄金公式:14a×14b=14×210,化简得 ab=15。
② 找出乘积为 15 且互质的正整数组合:(1,15)、(3,5)。
③ 组合 1:a=1,b=15,对应数 14 和 210,两数差为 210-14=196。
④ 组合 2:a=3,b=5,对应数 42 和 70,两数差为 70-42=28。
【知识点睛】已知最大公约数和最小公倍数,先求出互质的因数组合,再计算两数的差,注意有多种可能值。
19.【答案】125人
解题步骤:
① 学生总人数减去5人后,是12和15的公倍数
② 求12和15的最小公倍数:60
③ 公倍数有60、120、180……,总人数在100-150之间,因此取120
④ 总人数=120+5=125人
⑤ 验证:125÷12=10余5,125÷15=8余5,且100<125<150,符合要求
【知识点睛】同余问题进阶,需结合人数范围,选择符合条件的公倍数,再加上余数得到总数。
20.【答案】4120900200
解题步骤:
① 三个连续自然数2024、2025、2026,相邻两个数互质
② 分解质因数:
2024=8×11×23=2³×11×23
2025=45²=3⁴×5²
2026=2×1013(1013是质数)
③ 三个数的公有质因数只有2,最小公倍数=所有质因数最高次幂相乘:2³×3⁴×5²×11×23×1013
④ 计算:8×81×25×11×23×1013=4120900200
⑤ 验证:结果能同时被2024、2025、2026整除,且是最小的公倍数
【知识点睛】三个连续自然数,只有首尾两个数可能有公有质因数,中间数和首尾均互质,分解质因数后取最高次幂相乘即可得到最小公倍数。
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