内容正文:
小升初奥数培优讲义:分解质因数
[知识梳理+例题讲解+高频真题] 学习寄语
分解质因数是小学数论体系的基石,是小升初奥数拔高的核心敲门砖,绝大多数数论难题、乘积应用题、因数最值问题,最终都需要通过分解质因数破解。它看似只是简单的数字拆分,实则蕴含唯一分解、数形匹配、逆向推导、最优组合的高阶数学思维,是从基础计算迈向奥数思维的重要转折点。
本节课我们系统吃透了分解质因数全维度考点:熟练掌握短除法彻底分解、标准式规范书写,精通因数个数、因数和两大核心公式,攻克了数字拆分、连续数求解、乘积分组、逆向求数、综合数论压轴全梯度题型,彻底厘清了质数、合数、质因数、最大公因数的关联与区别,规避了分解不彻底、公式误用、分组不均等高频易错点,掌握了完整的解题逻辑与口诀技巧。
所有复杂的数论问题,本质都是质因数的重组与搭配。希望同学们牢记“分解彻底、格式规范、质因匹配、逻辑严谨”的解题原则,摒弃机械计算的惯性思维,养成先拆解、再分析、后计算的解题习惯。扎实掌握本专题内容,不仅能稳拿小升初基础分与拔高分,更能为初中因式分解、数论进阶、函数最值等知识点筑牢根基,在数学思维进阶的道路上稳步前行,冲刺名校满分!
知识梳理
一、问题定义与考情分析
分解质因数是小升初奥数核心基础专题、重点中学择校考、分班考必考题型,是数论模块的基石,贯穿小学奥数全程。校内数学仅简单认识质数、合数,初步接触基础分解方法,而奥数中的分解质因数题型灵活、变式极多,是衔接基础计算与高阶数论的关键专题。
本专题核心本质:把一个合数拆分成若干个质数相乘的唯一形式,所有数论拓展题型(因数个数、因数和、自然数拆分、分组配对、乘积最值、连续数问题)均以此为基础。该专题重点考查学生数感、拆分思维、公式运用与逻辑推理能力,题型基础但拔高性强,是尖子生突破奥数瓶颈、冲刺满分的核心模块,同时也是初中因式分解、数论计算的前置必备知识。
小升初高频考查题型:基础合数分解、标准式书写、因数个数计算、因数和计算、乘积分组配对、已知乘积求原数、连续自然数乘积问题、综合压轴应用题型。
二、核心基础概念(必背)
1. 质数(素数):大于1的自然数,除了1和它本身,没有其他因数。
2.合数:大于1的自然数,除了1和它本身,还有其他因数。
3. 特殊数字:1既不是质数,也不是合数;2是唯一的偶质数。
4. 质因数:一个合数的因数中,属于质数的数,叫做这个合数的质因数。
5. 分解质因数:把一个合数用若干个质数相乘的形式表示出来,叫做分解质因数。
三、20以内必考质数(熟记)
2、3、5、7、11、13、17、19
补充常用质数:23、29、31、37(小升初计算高频)
四、分解质因数核心方法:短除法
万能步骤:
1. 从最小的质数2开始试除,能整除就一直除,直到不能整除;
2. 依次用3、5、7、11……质数继续试除,直到最后的商也是质数;
3. 把所有除数和最后的商,按从小到大顺序连乘,即为分解结果。
核心规则:分解必须彻底,最终所有因数必须均为质数,不能留有合数。
五、分解质因数标准式(奥数必考格式)
将分解后的质因数,按照从小到大排序,相同质数写成乘方形式,这是奥数唯一标准书写格式。
示例:
六、两大核心奥数公式(拔高必考)
1. 因数个数公式
对合数分解质因数写成标准式:
因数总个数 =
原理:每个质数的指数可以取0到自身最大值,指数个数相乘即为总因数个数。
2. 因数和公式
沿用上述标准式,因数总和 =
七、四大核心解题模型
1. 唯一分解模型
任何一个合数的质因数分解结果唯一,这是所有题型的解题依据。
2. 乘积配对模型
已知几个数的乘积,将乘积分解质因数,再根据质因数的组成,反向拆分出原自然数。
3. 分组均分模型
将若干个数分成乘积相等的几组,核心:每组包含的同类质因数个数完全相同。
4. 连续自然数模型
连续自然数互质,分解质因数后,质因数无重复,可快速锁定连续数范围。
八、标准解题四步法
第一步:彻底分解:用短除法将目标数分解为质因数标准式;
第二步:套用模型:判断题型(求因数个数、拆分、分组、求值);
第三步:公式计算:对应公式或规律,分步推导计算;
第四步:验证结果:检查质因数完整性、数值合理性,规避漏算、错算。
九、高频易错点汇总
1. 分解不彻底,最终结果残留合数;
2. 书写格式不规范,未按从小到大排序、未写成乘方标准式;
3. 因数个数公式忘记“指数+1”,直接用指数相乘;
4. 忽略1和本身也是因数,导致计数不全;
5. 分组配对时,质因数分配不均,乘积不相等;
6. 混淆质数、合数、质因数概念,误将1当作质因数。
十、专题解题口诀
短除分解质因数,从小试除要彻底;
标准格式次方写,排序整齐是规矩;
因数个数指数加,相乘汇总得总数;
拆分配对看质因,数形结合解难题。
例题讲解
【典型例题1】基础分解质因数(入门必考)
题目:将48、90分别彻底分解质因数,并写成标准式。
【分析】
基础入门题型,采用短除法,从最小质数2开始依次试除,分解彻底后,整理为从小到大排序的乘方标准格式,是本专题最基础的解题技能。
【详解】
1. 分解48:
用短除法依次除2,除不尽再除3,
标准式:
2. 分解90:
依次除2、3、5,
标准式:
【答案】
,
【跟踪训练1】
题目:分解质因数并写标准式:36、56
【分析】
使用短除法彻底分解,整理为规范乘方格式,保证质因数从小到大排序。
【详解】
【答案】
,
【跟踪训练2】
题目:分解质因数并写标准式:72、105
【分析】
严格按照短除法步骤分解,去除合数,保留质数,规范书写标准式。
【详解】
【答案】
,
【典型例题2】因数个数计算(高频拔高)
题目:求36的因数总个数,并列出所有因数。
【分析】
核心拔高题型,先将数字分解为质因数标准式,再套用因数个数公式:各质数指数加1后相乘,最后枚举验证所有因数,避免遗漏。
【详解】
1. 分解标准式:
2. 套用公式:因数个数(个)
3. 枚举所有因数:1、2、3、4、6、9、12、18、36
【答案】
36的因数共9个,分别是1、2、3、4、6、9、12、18、36。
【跟踪训练1】
题目:求48的因数总个数。
【分析】
先分解标准式,再利用指数加1相乘的公式计算因数总数。
【详解】
因数个数:(个)
【答案】
48的因数共10个。
【跟踪训练2】
题目:求90的因数总个数。
【分析】
规范分解质因数,套用因数个数公式精准计算。
【详解】
因数个数:(个)
【答案】
90的因数共12个。
【典型例题3】乘积拆分求原数(奥数常考)
题目:两个连续自然数的乘积是210,求这两个自然数。
【分析】
典型逆向拆分题型,已知两数乘积,先将乘积彻底分解质因数,再根据连续自然数互质、数值相近的特点,重组质因数,凑出两个连续自然数。
【详解】
1. 分解质因数:
2. 重组质因数:
3. 14和15为连续自然数,符合题意。
【答案】
这两个自然数是14和15。
【跟踪训练1】
题目:两个连续自然数的乘积是132,求这两个数。
【分析】
分解乘积质因数,重新组合拆分出连续自然数。
【详解】
11和12为连续自然数,符合条件。
【答案】
这两个数是11和12。
【跟踪训练2】
题目:三个连续自然数的乘积是336,求这三个数。
【分析】
多连续数拆分,分解质因数后合理分组,凑出三个连续自然数。
【详解】
重组分组:,三数连续,符合题意。
【答案】
这三个数是6、7、8。
【典型例题4】分组乘积相等问题(拔高必考)
题目:把12、18、20、28这四个数分成两组,每组两个数,使两组数的乘积相等。
【分析】
分组核心模型,解题关键:两组乘积相等,则两组包含的各类质因数个数完全相同。先统一分解四个数的质因数,再均分质因数,完成分组。
【详解】
1. 分解各数质因数:
,
,
2. 统计总质因数:2共7个、3共3个、5共1个、7共1个
3. 均分质因数,每组分配:2(3-4个)、3(1-2个)、5、7各一个
4. 最终分组:12×28=18×20=336
【答案】
分组结果:第一组12、28;第二组18、20。
【跟踪训练1】
题目:将8、15、20、21分成两组,使两组乘积相等。
【分析】
分解所有数字质因数,平均分配同类质因数,实现乘积相等。
【详解】
,,,
均分后分组:8×21=15×20=168
【答案】
分组结果:第一组8、21;第二组15、20。
【跟踪训练2】
题目:把6、10、15、25分成两组,两组乘积相等,如何分?
【分析】
通过质因数分解与均分,匹配每组质因数数量,完成分组。
【详解】
,,,
分组:6×25=10×15=150
【答案】
分组结果:第一组6、25;第二组10、15。
【典型例题5】已知因数个数求原数(名校拔高)
题目:一个合数有6个因数,求最小的这个合数。
【分析】
逆向思维拔高题,已知因数个数反推原数。先拆分因数个数的算式,逆推质因数指数,再组合求出最小合数。因数个数6可拆分为或,分两种情况计算,对比取最小值。
【详解】
1. 拆分因数个数公式:
情况1:,对应质因数形式,最小
情况2:,对应质因数形式,最小
2. 对比得最小合数为12。
【答案】
有6个因数的最小合数是12。
【跟踪训练1】
题目:求有8个因数的最小合数。
【分析】
拆分因数个数,分多种情况组合质因数,对比取值最小的合数。
【详解】
分别计算:、、
最小合数为24。
【答案】
有8个因数的最小合数是24。
【跟踪训练2】
题目:求有4个因数的最小两位数合数。
【分析】
逆推因数个数,筛选符合条件的最小两位数。
【详解】
,对应形式
符合条件的最小两位数:10(因数1、2、5、10)
【答案】
最小两位数合数是10。
【典型例题6】分解质因数综合压轴(分班考真题)
题目:已知自然数a、b(a<b),满足,且a、b最大公因数为6,求a、b的值。
【分析】
数论综合压轴题,结合分解质因数与最大公因数知识点。先分解乘积质因数,结合最大公因数拆分出公共质因数,剩余质因数均分且互质,最终求出两个自然数。
【详解】
1. 分解质因数:
2. 最大公因数为6=,设,(m、n互质,m<n)
3. ,得
4. 28拆分为互质两数:4和7,即m=4,n=7
5. 计算得:,
【答案】
a=24,b=42。
【跟踪训练1】
题目:a、b为自然数,a<b,,最大公因数为6,求a、b。
【分析】
结合最大公因数与分解质因数,拆分互质因子,反向求原数。
【详解】
设,,
m、n互质:m=3,n=5,得a=18,b=30
【答案】
a=18,b=30。
【跟踪训练2】
题目:两个数乘积是720,最大公因数为12,求这两个数。
【分析】
利用最大公因数拆分数字,结合质因数分解求解。
【详解】
设两数为12m、12n,,
m=1,n=5,两数为12、60
【答案】
这两个数是12和60。
高频真题
1.已知有五个连续正整数的乘积可表示成数的120倍其中A与B都是数码。请问这五个连续正整数中的最大数是多少?
【答案】39
【分析】将乘积分解为质因数,利用质数37、13、7、5必须在五个连续数中出现,结合估算范围锁定37为其中之一,并推断出13的倍数39与5和7的公倍数35必在列,从而确定这五个数,再通过计算验证,据此解答。
【详解】令。
因为,故这五个连续正整数都小于50,因此质数37为其中一个数,即可判断出这五个连续正整数都小于42。接着考虑质因子5、7、13,可再判断出35、39也会在这五个连续正整数中,故有,所以,且。
答:这五个连续正整数中的最大数是39。
【点睛】本题的关键是将写成,并对10101进行质因数分解,由此得出乘积中必含质因数37、13、7、5。利用“连续五个自然数中必有一个数是某个质数的倍数”这一性质,结合数值范围,锁定这五个数为35、36、37、38、39。解题时要特别注意质数37较大,对确定范围起到决定性作用。
2.萧奶奶家的百草园栽了几行玫瑰,每行玫瑰的棵数和行数都是质数。四个小朋友去萧奶奶家玩,他们数出的玫瑰的总棵数都不相同,其中只有一个人数对了。谁数对了?说说你的想法。
沈卓
陈慎
柳韵
赵琳
48
70
84
77
【答案】赵琳。因为只有77可以写成两个质数的积。
【分析】质数的定义:质数是指在大于1的自然数中,除了1和它自身外,不能被其他自然数整除的数。
玫瑰总棵数=每行棵数×行数,由题意可知每行棵数和行数都是质数,所以对四个小朋友数的结果逐一分析即可。
【详解】沈卓数的棵数:,其中24、16、12、8、6、4都不是质数,所以48不能表示为两个质数的乘积,沈卓数错了;
陈慎数的棵数:,其中35、14、10都不是质数,所以70不能表示为两个质数的乘积,陈慎数错了;
柳韵数的棵数:,其中42、28、21、14、12、6都不是质数,所以84不能表示为两个质数的乘积,柳韵数错了;
赵琳数的棵数:,其中7和11都是质数,所以77能表示为两个质数的乘积,符合题干条件,赵琳数对了。
答:赵琳数对了,因为只有77能写成两个质数的积。
【点睛】解题关键在于利用质数的定义(大于1的自然数,除了1和它自身外,不能被其他自然数整除),结合 “总棵数 = 每行棵数 × 行数” 且 “每行棵数和行数都是质数” 这一条件,对四个小朋友数出的总棵数逐一分解因数,判断是否能表示为两个质数的乘积。
3.幼儿园里给小朋友分苹果,420个苹果正好均分。但今天刚好又新入园一位小朋友,这样每位小朋友就要少分2个苹果。原来有多少位小朋友?
【答案】14位
【分析】题中的数量关系是苹果总数=人数×人均苹果数,人数变化则导致人均苹果数变化,但是总的苹果数量不会发生变化。因此可以先将苹果总数进行分解质因数,再将质因数通过乘法结合律变成两数相乘的形式,其中一个乘数为人数,另一个乘数则为人均苹果数;同理再变形多次,类比两次变形的结果,能满足人数增加1,人均苹果数则减2的情况即可。
【详解】420=2×2×3×5×7
420=14×30,420=15×28
15-14=1,30-28=2,符合人数增加1,人均苹果数减少2的情况。
故原来有14位小朋友,每位小朋友分30个苹果。
答:原来有14位小朋友。
4.自然数151200的因数中有许多两位数,其中最大的是几?
【答案】96
【分析】把151200进行分解质因数,找出因数中是两位数的最大因数,据此即可解答。
【详解】151200=25×33×52×7,所以最大的两位因数为:25×3=96
答:其中两位数最大是96。
5.10个非零不同自然数的和是1001,则它们的最大公约数的最大值是多少?
【答案】13
【分析】10个非零不同自然数的和是1001,它们的最大公因数也是1001的因数,先把1001进行分解质因数,再找到10个自然数的最大公因数即可。
【详解】设M为这10个非零不同自然数的最大公约数,那么这10个不同的自然数分别可以表示为:,其中
那么根据题意有:
因为10个不同非零自然数的和最小为55,所以M最大可以为13。
【点睛】本题考查最大公因数,解答本题的关键是掌握最大公因数。
6.已知两个自然数的和为54,它们的最小公倍数与最大公因数的差为114,求这两个自然数。
【答案】24;30
【分析】把这两个自然数表示为最大公因数和互质数的乘积,最小公倍数是最大公因数的倍数,据此表示出这两个数的和以及它们的最小公倍数与最大公约数的差,分析出最大公因数与54和114的关系,进而求得最大公因数,最后把最大公因数的值代入计算出这两个自然数的值即可。
【详解】设这两个自然数分别是和,其中为它们的最大公约数,且与互质()
由题意可知得,,
则是54和114的公因数。
54=2×3×9,114=2×3×19,54和114的最大公因数是6,的值可能是1,2,3,6。
当时,,,则,或,;1+115≠54,5+23≠54,所以不符合题意;
当时,,,则,,或,;1+58≠27,2+29≠27,所以不符合题意;
当时,,,则,或,;1+39≠18,3+13≠18,所以不符合题意;
当时,,,则,,1+20≠9不符合题意;,,4+5=9符合题意。
所以,,,
,,这两个自然数分别是24和30。
答:这两个自然数分别是24和30。
【点睛】根据等量关系计算出这两个数的最大公因数是解答题目的关键。
7.一个自然数与自身相乘的结果称为完全平方数.已知一个完全平方数是四位数,且各位数字均小于7.如果把组成它的数字都加上3,便得到另外一个完全平方数,求原来的四位数.
【答案】1156
【详解】设这个四位数为①,
由于其各位数字都小于7,所以每位数字都加3,没有发生进位,故
②
由②①得:③
将分解质因数,有,其有个约数,但是有,所以只有4种可能,即.
由于,故,所以;
又,所以,故;
一一检验,只有满足且,所以,,得,原来的四位数为.
8.把40,44,45,63,65,78,99,105这八个数平分成两组,使每组四个数的乘积相等。
【答案】第一组应有40,99,65,63。
第二组应有44,78,45,105。
【分析】,,,,,,,,要使每组四个数的乘积相等,需要每组含有相同的质因数,看质因数2,第一组含有40,第二组含有44,78,再看,第一组应有40,99,65,再看5第二组应有44,78,45,105,最后看7,第一组应有40,99,65,63。
【详解】第一组应有40,99,65,63;
第二组应有44,78,45,105。
【点睛】本题考查了数列分组,分解公因式,把大数字化成质因数,问题就容易看出了。
9.55888与一个自然数a相乘所得的积是一个完全平方数,求a的最小值.
【答案】3493
【分析】完全平方数就是两个相同整数的乘积,即若n为整数,则n²就是完全平方数;虽然55888再乘一个55888,所得的结果是一个完全平方数,但是它不是一个最小的乘数.因为55888本身是4的倍数,而4是一个完全平方数,所以由55888÷4=13972可知,只要乘数是13972,55888×13972=4×13972×13972这个乘积就是一个完全平方数,显然乘数13972要比原先选55888为乘数小,13972是不是要找的最小乘数就要看55888分解质因数的情况了.
【详解】解:因为,又是个完全平方数,7和499都是质数,则a最小是7×499=3493.
答:a的最小值是3493.
10.学区举行团体操表演,有1430名学生参加,分成人数相等的若干队,要求每队人数在100至200之间,共有几种分法?
【答案】共有三种分法,即:分成13队,每队110人;分成11队,每队130人;分成10队,每队143人.
【分析】按题意,每队人数×队数=1430,每队人数在100至200之间,所以问题相当于求1430有多少个在100至200之间的约数.为此,先把1430分解质因数:1430=2×5×11×13
从这四个质数中选若干个,使其乘积在100到200之间,这是每队人数,其余的质因数之积便是队数.
【详解】解:1430=2×5×11×13
2×5×11=110,13
2×5×13=130,11
11×13=143,2×5=10
所以共有三种分法,即:分成13队,每队110人;分成11队,每队130人;分成10队,每队143人.
11.小聪的妹妹参加了今年的中学数学竞赛,小聪问妹妹:“这次竞赛你得了多少分?获第几名?”妹妹告诉他:“我得的名次和我的岁数及我的分数乘起来是2910,你看我的成绩和名次各是多少?”
【答案】第2名,97分
【详解】解:既然2910是三个数的乘积,那么就把2910分解质因数:2910=2×3×5×97.
小聪的妹妹是中学生,不可能是2岁、3岁、5岁,也不可能是6岁、10岁,因此可以肯定小聪妹妹是(3×5)=15岁,则名次是第2名,成绩是97分.
答:小聪的妹妹名次是第2名,成绩是97分.
12.在射箭运动中,运动员每射一箭的环数只能是下列数之一:0、l、2、3、4、5、6、7、8、9、10,其中0环表示脱靶.现在甲、乙两名运动员各射了5箭,每人5箭得到的环数的积都是1764.但是,甲的总环数比乙少4环,求甲、乙的总环数各是多少?
【答案】甲:24环,乙:28环
【详解】两人5箭得到的环数的积都是1764.显然,每箭的环数都不是0和10,每箭的环数都是1764的约数,将1764分解质因数:1764=2×2×3×3×7×7.因为7×2=14,7×3=21都大于10,而每箭的环数都是小于10的自然数,所以甲、乙二人5箭中必有两箭射中的环数是7环,其他3箭射中的环数必定是2×2×3×3的约数,且这些约数应小于10.将2×2×3×3写成3个小于10的自然数之积,只有下面五种可能:
2×2×3×3=1×4×9=1×6×6=2×2×9=2×3×6=3×3×4
即这3箭射中的环数有五种可能:l,4,9;l,6,6;2,2,9;2,3,6;3,3,4.
对应这五种情况,5箭射中的环数有下面五种情况:
7,7,1,4,9,总环数=28
7,7,1,6,6,总环数=27
7,7,2,2,9,总环数=27
7,7,2,3,6,总环数=25
7,7,3,3,4,总环数=24
总环数中只有24与28之差是4,根据题意,甲的总环数是24,乙的总环数是28.
13.2004年,一些语文老师、数学老师还有学生一起去表演节目,他们的人数各不相同,而且他们的人数之积等于2004年全年的天数.他们各有多少人?
【答案】各有2,3,61人
【详解】解:2004年是闰年,所以2004年全年的天数366天,
366=2×3×61
所以各有2、3、61人.
答:他们各有2,3,61人.
通过题目可知:2004年是闰年,所以2004年全年的天数366天,把366分解因数是2×3×61,又根据题意知是一些语文老师,数学老师和一些学生,注意“一些”是汉语的复数,就是2个以上,排除1的可能性,所以各有2,3,61人,据此解答即可.
14.在 1 到 200 这 200 个自然数中任意选数, 至少要选出多少个才能确保其中必有 2 个数的乘积等于 238?
【答案】198
【分析】首先分析238的因数,使其中2个因数相乘得238的共4组,利用最不利原则求出结果。
【详解】依题意可知:
将238分解成小于200的数字积有238=17×14=7×34=2×119共有三组。
的两位数相乘的因数有(17,14),(7,34),(2,119)共6个数约数分为3组。
最不利原则是其他的194选择了,再从三组因数中每组挑选一个共197个,再选择一个就是组成两个因数的积是238了。
共197+1=198;
答:至少选出198个才能保证有连个数的乘积是238。
15.我们把相差为2的两个奇数称为连续奇数.已知自然数1111155555是两个连续奇数的乘积,那么这两个奇数的和是多少?
【答案】66668
【详解】1111155555=33333×33335,而33333+33335=66668,即这两个奇数的和是66668.
16.有四个学生,他们的年龄恰好是一个比一个大1岁,而他们的年龄的乘积是5040,那么,他们的年龄各是多少?
【答案】7岁、8岁、9岁和10岁
【详解】我们先把5040分解质因数:5040=24×32×5×7.
再把这些质因数凑成四个连续自然数的乘积:24×32×5×7=7×8×9×10.
所以,这四名学生的年龄分别是7岁、8岁、9岁和10岁.
17.一个整数a与1080的乘积是一个完全平方数.求a的最小值与这个平方数.
【答案】a的最小值为30,这个完全平方数是32400
【分析】因为a与1080的乘积是一个完全平方数.所以乘积分解质因数后,各质因数的指数一定全是偶数.
【详解】因为,又因为的质因数分解中各质因数的指数都是奇数,所以a必含质因数2、3、5,因此a最小为2×3×5.
所以,1080×a=1080×2×3×5=1080×30=32400
答:a的最小值为30,这个完全平方数是32400.
18.将八个数14、33、35、30、75、39、143、169分成两组,每组四个数,并且每组四个数的乘积相等,应该怎样分?
【答案】第一组有14,75,169,33;第二组有35,30,39,143.
或:第一组:14,75,39,143;第二组:35,30,169,33.
【分析】要使两组数的乘积相等,就要使两组中的质因数一样,并且相同质因数的个数相同.为此,我们先将八个数分解质因数:
14=2×7
33=3×11
35=5×7
30=2×3×5
75=3×5×5
39=3×13
143=11×13
169=13×13
通过观察各式可知,八个数中,质因数2、7、11各有两个,质因数3、5、13各有四个,所以每组中应该是2、7、11各有一个,3、5、13各有两个.
【详解】首先将14=2×7分在第一组,另外两个含有质因数2和7的数30=2×3×5和35=5×7就应分在第二组.这样,在第二组中不仅有2与7,还有两个5,所以另外两个质因数5就应分在第一组,即75=3×5×5归在第一组中.其次,将169=13×13分在第一组,含有13的另外两个数39=3×13和143=11×13就应分在第二组.由于质因数11只有两个,因而含有11的另一个数33=3×11就应分在第一组.
在上述分组过程中没有考虑过质因数3,所以,应核对一下两组中的质因数3,结果是各含有两个,所以分组结果是正确的,即
第一组有14,75,169,33;第二组有35,30,39,143.
在上述分组过程中,当然也可以将169分在第二组,那么39、143在第一组,33在第二组,因此,还可得到另外的一种分组方法:
第一组:14,75,39,143;第二组:35,30,169,33.
【点睛】利用八个数分解质因数的式子,容易验证两组数的乘积相等.
19.如果a,b为正整数,且24a+168b为完全平方数,求a+b的最小值.
【答案】6
【详解】解法一:由于a,b为正整数,要求a+b的最小值.因此我们可以从最小的正整数开始试验.a=1,b=1;a=1,b=2;a=1,b=3……a=2,b=1;a=2,b=2;a=2,b=3……a=3,b=1;a=3,b=2;a=3,b=3……不难得出当a=3,b=3时,24a+168b为24的平方,则a+b的最小值是6.
解法二:24a+168b=2×2×2×3×(a+7b),又a,b为正整数,则a+7b≥8,要使2×2×2×3×(a+7b)是完全平方数,则a+7b必有因数6×K²,K是正整数.要使a+b的值最小,则K应该最小.因此K=2,当K=2时,a+7b=24
即当a=3,b=3时,a+b的值最小是6,此时24a+168b是24的平方.
【点睛】解法一的弊端是:如果a+b的最小值很大,显然这种方法是不太好的.
20.有3张扑克牌,牌面数字都在10以内.把这3张牌洗好后,分别发给小明、小亮、小光3人.每个人把自己牌的数字记下后,再重新洗牌、发牌、记数,这样反复几次后,3人各自记录的数字的和顺次为13,15,23.问:这3张牌的数字分别是多少?
【答案】3,5和9
【详解】13+15+23=51,51=3×17.
因为17>13,摸17次是不可能的,所以摸了3次, 3张扑克牌数字之和是17,可能的情况有下面15种:
①1,6,10 ②1,7,9 ③1,8,8
④2,5,10 ⑤2,6,9 ⑥2,7,8
⑦3,4,10 ⑧3,5,9 ⑨3,6,8
⑩3,7,7 (11)4,4,9 (12)4,5,8
(13)4,6,7 (14)5,5,7 (15)5,6,6
只有第⑧种情况可以满足题目要求,即3+5+5=13;3+3+9=15;5+9+9=23.
所以,这3张牌的数字分别是3,5和9.
答:这3张牌的数字分别是3,5和9.
21.小明买红蓝两种笔各1支共用了17元.两种笔的单价都是整元,并且红笔比蓝笔贵.小强打算用35元来买这两种笔(也允许只买其中一种),可是他无论怎么买都不能把35元恰好用完,问红笔、蓝笔每支各多少元?
【答案】红笔:13元 蓝笔:4元
【详解】35=5×7.
红、蓝的单价不能是5元或7元(否则能把35元恰好用完),也不能是17-5=12(元)和17-7=10(元),否则另一种笔1支是5元或7元.
对笔价来说,已排除了5,7,10,12这四个数.
笔价不能是35-17=18(元)的因数.如果笔价是18的因数,就能把18元恰好都买成笔,再把17元买两种笔各一支,这样就把35元恰好用完了.因此笔价不能是18的因数:1,2,3,6,9.
当然也不能是17-1=16,17-2=15,17-3=14,17-6=11, 17-9=8.现在笔价又排除了:1,2,3,6,8,9,11,14,15,16.
综合两次排除,只有4与13未被排除,而4+13=17,就知道红笔每支 13元,蓝笔每支 4元.
答:红笔每支13元,蓝笔每支4元.
22.有一种最简真分数,它们的分子与分母的乘积都是420.如果把所有这样的分数从小到大排列,那么第三个分数是多少?
【答案】
【详解】把420分解质因数420=2×2×3×5×7.
为了保证分子、分母不能约分(否则约分后,分子与分母的乘积不再是420了),相同质因数(上面分解中的2),要么都在分子,要么都在分母,并且分子应小于分母.分子从小到大排列是1,3,4,5,7,12,15,20.
分子再大就要超过分母了,它们相应的分数是:
23.把若干个自然数1、2、3、…连乘到一起,如果已知这个乘积的最末十三位恰好都是零,那么最后出现的自然数最小应该是多少?最大是多少?
【答案】最小55,最大59。
【分析】乘积末尾的零的个数是由乘数中因数2和5的个数决定的,有一对2和5乘积末尾就有一个零。由于相邻两个自然数中必定有一个是2的倍数,而相邻5个数中才有一个5的倍数,所以我们只要观察因数5的个数就可以了。
【详解】5的倍数:
,,,,,…
发现只有25、50、75、100、…这样的数中才会出现多个因数5;
乘到55时共出现个因数5,所以至少应当写到55,
如果乘到下一个5的倍数60,将会出现14个0,所以最大是59。
【点睛】对于的末尾0的个数,可以用N分别除以5、除以25、除以125……然后相加即可。
24.(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?)大毛、二毛、三毛、小明四个人,他们的年龄一个比一个大岁,他们四个人年龄的乘积是。问他们四个人的年龄各是几岁?
【答案】12岁、14岁、16岁、18岁
【分析】题中告诉我们,是四个人年龄的乘积,只要我们把分解质因数,再按照每组相差2来分成四个数相乘,这四个数就是四个人的年龄了。
【详解】,由此得出这四个人的年龄分别是12岁、14岁、16岁、18岁。
答:这四个人的年龄分别是12岁、14岁、16岁、18岁。
【点睛】由题意可知,这四个数是相差2的四个整数。它们的积是偶数,当然这四个数不是奇数,一定是偶数。又因为的个位数字不是0,显然这四个数中,没有个位数字是0的,那么这四个数的个位数字一定是2、4、6、8.又因为,而,所以可以断定,这四个数一定是12、14、16、18,也就是说,这四个人的年龄分别是12岁、14岁、16岁、18岁。
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小升初奥数培优讲义:分解质因数
[知识梳理+例题讲解+高频真题] 学习寄语
分解质因数是小学数论体系的基石,是小升初奥数拔高的核心敲门砖,绝大多数数论难题、乘积应用题、因数最值问题,最终都需要通过分解质因数破解。它看似只是简单的数字拆分,实则蕴含唯一分解、数形匹配、逆向推导、最优组合的高阶数学思维,是从基础计算迈向奥数思维的重要转折点。
本节课我们系统吃透了分解质因数全维度考点:熟练掌握短除法彻底分解、标准式规范书写,精通因数个数、因数和两大核心公式,攻克了数字拆分、连续数求解、乘积分组、逆向求数、综合数论压轴全梯度题型,彻底厘清了质数、合数、质因数、最大公因数的关联与区别,规避了分解不彻底、公式误用、分组不均等高频易错点,掌握了完整的解题逻辑与口诀技巧。
所有复杂的数论问题,本质都是质因数的重组与搭配。希望同学们牢记“分解彻底、格式规范、质因匹配、逻辑严谨”的解题原则,摒弃机械计算的惯性思维,养成先拆解、再分析、后计算的解题习惯。扎实掌握本专题内容,不仅能稳拿小升初基础分与拔高分,更能为初中因式分解、数论进阶、函数最值等知识点筑牢根基,在数学思维进阶的道路上稳步前行,冲刺名校满分!
知识梳理
一、问题定义与考情分析
分解质因数是小升初奥数核心基础专题、重点中学择校考、分班考必考题型,是数论模块的基石,贯穿小学奥数全程。校内数学仅简单认识质数、合数,初步接触基础分解方法,而奥数中的分解质因数题型灵活、变式极多,是衔接基础计算与高阶数论的关键专题。
本专题核心本质:把一个合数拆分成若干个质数相乘的唯一形式,所有数论拓展题型(因数个数、因数和、自然数拆分、分组配对、乘积最值、连续数问题)均以此为基础。该专题重点考查学生数感、拆分思维、公式运用与逻辑推理能力,题型基础但拔高性强,是尖子生突破奥数瓶颈、冲刺满分的核心模块,同时也是初中因式分解、数论计算的前置必备知识。
小升初高频考查题型:基础合数分解、标准式书写、因数个数计算、因数和计算、乘积分组配对、已知乘积求原数、连续自然数乘积问题、综合压轴应用题型。
二、核心基础概念(必背)
1. 质数(素数):大于1的自然数,除了1和它本身,没有其他因数。
2.合数:大于1的自然数,除了1和它本身,还有其他因数。
3. 特殊数字:1既不是质数,也不是合数;2是唯一的偶质数。
4. 质因数:一个合数的因数中,属于质数的数,叫做这个合数的质因数。
5. 分解质因数:把一个合数用若干个质数相乘的形式表示出来,叫做分解质因数。
三、20以内必考质数(熟记)
2、3、5、7、11、13、17、19
补充常用质数:23、29、31、37(小升初计算高频)
四、分解质因数核心方法:短除法
万能步骤:
1. 从最小的质数2开始试除,能整除就一直除,直到不能整除;
2. 依次用3、5、7、11……质数继续试除,直到最后的商也是质数;
3. 把所有除数和最后的商,按从小到大顺序连乘,即为分解结果。
核心规则:分解必须彻底,最终所有因数必须均为质数,不能留有合数。
五、分解质因数标准式(奥数必考格式)
将分解后的质因数,按照从小到大排序,相同质数写成乘方形式,这是奥数唯一标准书写格式。
示例:
六、两大核心奥数公式(拔高必考)
1. 因数个数公式
对合数分解质因数写成标准式:
因数总个数 =
原理:每个质数的指数可以取0到自身最大值,指数个数相乘即为总因数个数。
2. 因数和公式
沿用上述标准式,因数总和 =
七、四大核心解题模型
1. 唯一分解模型
任何一个合数的质因数分解结果唯一,这是所有题型的解题依据。
2. 乘积配对模型
已知几个数的乘积,将乘积分解质因数,再根据质因数的组成,反向拆分出原自然数。
3. 分组均分模型
将若干个数分成乘积相等的几组,核心:每组包含的同类质因数个数完全相同。
4. 连续自然数模型
连续自然数互质,分解质因数后,质因数无重复,可快速锁定连续数范围。
八、标准解题四步法
第一步:彻底分解:用短除法将目标数分解为质因数标准式;
第二步:套用模型:判断题型(求因数个数、拆分、分组、求值);
第三步:公式计算:对应公式或规律,分步推导计算;
第四步:验证结果:检查质因数完整性、数值合理性,规避漏算、错算。
九、高频易错点汇总
1. 分解不彻底,最终结果残留合数;
2. 书写格式不规范,未按从小到大排序、未写成乘方标准式;
3. 因数个数公式忘记“指数+1”,直接用指数相乘;
4. 忽略1和本身也是因数,导致计数不全;
5. 分组配对时,质因数分配不均,乘积不相等;
6. 混淆质数、合数、质因数概念,误将1当作质因数。
十、专题解题口诀
短除分解质因数,从小试除要彻底;
标准格式次方写,排序整齐是规矩;
因数个数指数加,相乘汇总得总数;
拆分配对看质因,数形结合解难题。
例题讲解
【典型例题1】基础分解质因数(入门必考)
题目:将48、90分别彻底分解质因数,并写成标准式。
【分析】
基础入门题型,采用短除法,从最小质数2开始依次试除,分解彻底后,整理为从小到大排序的乘方标准格式,是本专题最基础的解题技能。
【详解】
1. 分解48:
用短除法依次除2,除不尽再除3,
标准式:
2. 分解90:
依次除2、3、5,
标准式:
【答案】
,
【跟踪训练1】
题目:分解质因数并写标准式:36、56
【跟踪训练2】
题目:分解质因数并写标准式:72、105
【典型例题2】因数个数计算(高频拔高)
题目:求36的因数总个数,并列出所有因数。
【分析】
核心拔高题型,先将数字分解为质因数标准式,再套用因数个数公式:各质数指数加1后相乘,最后枚举验证所有因数,避免遗漏。
【详解】
1. 分解标准式:
2. 套用公式:因数个数(个)
3. 枚举所有因数:1、2、3、4、6、9、12、18、36
【答案】
36的因数共9个,分别是1、2、3、4、6、9、12、18、36。
【跟踪训练1】
题目:求48的因数总个数。
【跟踪训练2】
题目:求90的因数总个数。
【典型例题3】乘积拆分求原数(奥数常考)
题目:两个连续自然数的乘积是210,求这两个自然数。
【分析】
典型逆向拆分题型,已知两数乘积,先将乘积彻底分解质因数,再根据连续自然数互质、数值相近的特点,重组质因数,凑出两个连续自然数。
【详解】
1. 分解质因数:
2. 重组质因数:
3. 14和15为连续自然数,符合题意。
【答案】
这两个自然数是14和15。
【跟踪训练1】
题目:两个连续自然数的乘积是132,求这两个数。
【跟踪训练2】
题目:三个连续自然数的乘积是336,求这三个数。
【典型例题4】分组乘积相等问题(拔高必考)
题目:把12、18、20、28这四个数分成两组,每组两个数,使两组数的乘积相等。
【分析】
分组核心模型,解题关键:两组乘积相等,则两组包含的各类质因数个数完全相同。先统一分解四个数的质因数,再均分质因数,完成分组。
【详解】
1. 分解各数质因数:
,
,
2. 统计总质因数:2共7个、3共3个、5共1个、7共1个
3. 均分质因数,每组分配:2(3-4个)、3(1-2个)、5、7各一个
4. 最终分组:12×28=18×20=336
【答案】
分组结果:第一组12、28;第二组18、20。
【跟踪训练1】
题目:将8、15、20、21分成两组,使两组乘积相等。
【跟踪训练2】
题目:把6、10、15、25分成两组,两组乘积相等,如何分?
【典型例题5】已知因数个数求原数(名校拔高)
题目:一个合数有6个因数,求最小的这个合数。
【分析】
逆向思维拔高题,已知因数个数反推原数。先拆分因数个数的算式,逆推质因数指数,再组合求出最小合数。因数个数6可拆分为或,分两种情况计算,对比取最小值。
【详解】
1. 拆分因数个数公式:
情况1:,对应质因数形式,最小
情况2:,对应质因数形式,最小
2. 对比得最小合数为12。
【答案】
有6个因数的最小合数是12。
【跟踪训练1】
题目:求有8个因数的最小合数。
【跟踪训练2】
题目:求有4个因数的最小两位数合数。
【典型例题6】分解质因数综合压轴(分班考真题)
题目:已知自然数a、b(a<b),满足,且a、b最大公因数为6,求a、b的值。
【分析】
数论综合压轴题,结合分解质因数与最大公因数知识点。先分解乘积质因数,结合最大公因数拆分出公共质因数,剩余质因数均分且互质,最终求出两个自然数。
【详解】
1. 分解质因数:
2. 最大公因数为6=,设,(m、n互质,m<n)
3. ,得
4. 28拆分为互质两数:4和7,即m=4,n=7
5. 计算得:,
【答案】
a=24,b=42。
【跟踪训练1】
题目:a、b为自然数,a<b,,最大公因数为6,求a、b。
【跟踪训练2】
题目:两个数乘积是720,最大公因数为12,求这两个数。
高频真题
1.已知有五个连续正整数的乘积可表示成数的120倍其中A与B都是数码。请问这五个连续正整数中的最大数是多少?
2.萧奶奶家的百草园栽了几行玫瑰,每行玫瑰的棵数和行数都是质数。四个小朋友去萧奶奶家玩,他们数出的玫瑰的总棵数都不相同,其中只有一个人数对了。谁数对了?说说你的想法。
沈卓
陈慎
柳韵
赵琳
48
70
84
77
3.幼儿园里给小朋友分苹果,420个苹果正好均分。但今天刚好又新入园一位小朋友,这样每位小朋友就要少分2个苹果。原来有多少位小朋友?
4.自然数151200的因数中有许多两位数,其中最大的是几?
5.10个非零不同自然数的和是1001,则它们的最大公约数的最大值是多少?
6.已知两个自然数的和为54,它们的最小公倍数与最大公因数的差为114,求这两个自然数。
7.一个自然数与自身相乘的结果称为完全平方数.已知一个完全平方数是四位数,且各位数字均小于7.如果把组成它的数字都加上3,便得到另外一个完全平方数,求原来的四位数.
8.把40,44,45,63,65,78,99,105这八个数平分成两组,使每组四个数的乘积相等。
9.55888与一个自然数a相乘所得的积是一个完全平方数,求a的最小值.
10.学区举行团体操表演,有1430名学生参加,分成人数相等的若干队,要求每队人数在100至200之间,共有几种分法?
11.小聪的妹妹参加了今年的中学数学竞赛,小聪问妹妹:“这次竞赛你得了多少分?获第几名?”妹妹告诉他:“我得的名次和我的岁数及我的分数乘起来是2910,你看我的成绩和名次各是多少?”
12.在射箭运动中,运动员每射一箭的环数只能是下列数之一:0、l、2、3、4、5、6、7、8、9、10,其中0环表示脱靶.现在甲、乙两名运动员各射了5箭,每人5箭得到的环数的积都是1764.但是,甲的总环数比乙少4环,求甲、乙的总环数各是多少?
13.2004年,一些语文老师、数学老师还有学生一起去表演节目,他们的人数各不相同,而且他们的人数之积等于2004年全年的天数.他们各有多少人?
14.在 1 到 200 这 200 个自然数中任意选数, 至少要选出多少个才能确保其中必有 2 个数的乘积等于 238?
15.我们把相差为2的两个奇数称为连续奇数.已知自然数1111155555是两个连续奇数的乘积,那么这两个奇数的和是多少?
16.有四个学生,他们的年龄恰好是一个比一个大1岁,而他们的年龄的乘积是5040,那么,他们的年龄各是多少?
17.一个整数a与1080的乘积是一个完全平方数.求a的最小值与这个平方数.
18.将八个数14、33、35、30、75、39、143、169分成两组,每组四个数,并且每组四个数的乘积相等,应该怎样分?
19.如果a,b为正整数,且24a+168b为完全平方数,求a+b的最小值.
20.有3张扑克牌,牌面数字都在10以内.把这3张牌洗好后,分别发给小明、小亮、小光3人.每个人把自己牌的数字记下后,再重新洗牌、发牌、记数,这样反复几次后,3人各自记录的数字的和顺次为13,15,23.问:这3张牌的数字分别是多少?
21.小明买红蓝两种笔各1支共用了17元.两种笔的单价都是整元,并且红笔比蓝笔贵.小强打算用35元来买这两种笔(也允许只买其中一种),可是他无论怎么买都不能把35元恰好用完,问红笔、蓝笔每支各多少元?
22.有一种最简真分数,它们的分子与分母的乘积都是420.如果把所有这样的分数从小到大排列,那么第三个分数是多少?
23.把若干个自然数1、2、3、…连乘到一起,如果已知这个乘积的最末十三位恰好都是零,那么最后出现的自然数最小应该是多少?最大是多少?
24.(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?)大毛、二毛、三毛、小明四个人,他们的年龄一个比一个大岁,他们四个人年龄的乘积是。问他们四个人的年龄各是几岁?
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