内容正文:
七 倍数与因数
6 寻找质数
化身“数字侦探”,一起探索高效筛选质数的奥秘!
今天我们将掌握一种经典的方法,快速找出100以内的所有质数,
揭开数论中基础又神秘的数学面纱。
1.7.2013
同学们好!今天我们将继续探索倍数与因数的奥秘。在这节课里,我们将学习一种非常聪明的方法,来找出100以内的所有质数。准备好当一回“数字侦探”,开始我们的寻找之旅吧!
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学习目标
01 掌握判定方法
深入理解质数定义,熟练掌握判断质数的核心方法,能够快速且准确地找出100以内的所有质数,夯实数论基础。
02 巩固倍数特征
在质数探索中灵活运用2、3、5的倍数特征进行快速排除,进一步厘清质数与合数的本质区别,深化数的整除性认知。
03 感悟筛法思想
体验经典的“埃拉托斯特尼筛法”数学思想,在筛选过程中培养观察、归纳与逻辑推理能力,感受数学方法的简洁与智慧。
1.7.2013
这节课我们要达到三个目标:首先,要学会如何找出100以内的所有质数;其次,在这个过程中巩固我们之前学过的倍数特征;最后,要理解和体验一种重要的数学思想——“筛法”。希望通过这节课的学习,大家都能成为寻找质数的小能手!
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回顾复习
📝 概念辨析:快速判断对错
1. 所有奇数都是质数?(×)反例:9、15是奇数但为合数
2. 所有偶数都是合数?(×)反例:2是偶质数
3. 合数至少有3个因数?(√)符合合数定义
4. 1既不是质数也不是合数?(√)因数只有1个
💡 记忆口诀:质数合数看因数,质数因数仅两个,合数因数超两个;“1”很特殊独一个,2是偶质要记牢!
1.7.2013
在开始新知识的学习之前,我们先来快速回顾一下质数与合数的概念。请大家判断这几个说法的对错。对,大家都回答得很好。那么,面对1到100这么多数,我们不可能一个个去试除,有没有更聪明的方法呢?这就是我们今天要研究的问题。
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⚠️ 特殊的“1”
既不属于质数,也不属于合数。
原因:它只有1个因数,不满足质数(2个)或合数(≥3个)的条件。
🔑 质数定义
自然数中,只有1和它本身两个因数的数。
重点:2是唯一的偶质数,也是最小的质数。
🔑 合数定义
自然数中,除了1和本身还有其他因数的数。
重点:至少有3个因数,最小合数是4。
核心要点速记
探究任务:在百数表中找出所有质数
01 明确活动任务
我们将以1~100的百数表为探索阵地,通过动手实践,把表中所有的质数一一“揪”出来。这不仅是寻找数字,更是对质数定义的深度理解与验证。
02 换个思路:化繁为简
一个个去验证是不是太麻烦了?我们可以逆向思考:先把合数(除了1和本身还有其他因数的数)依据规律“筛”出去,最后剩下的“漏网之鱼”就是质数啦!
03 筛选“神器”:倍数特征
利用数的倍数特征作为快速排除法:
① 排除2的倍数(2除外);
② 排除3的倍数(数字和是3的倍数);
③ 排除5的倍数(末位为0或5,5除外)。
探究小锦囊:开始行动前,请务必先划去数字1!因为1既不是质数也不是合数。按照“2→3→5”的顺序依次进行筛选,能让你的寻找过程更有条理,大大提高效率,避免重复劳动。
1.7.2013
请看大屏幕,这是一张百数表。我们的任务,就是把里面所有的质数都找出来。直接一个个去判断是不是质数,太费时间了。我们能不能换个思路,先把肯定是合数的数找出来,把它们“筛”掉,剩下的不就是质数了吗?这个方法就叫做“筛法”。
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在百数表中,怎样找出1~100中的所有质数?与同伴交流。(教材P99)
探索新知
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探索新知
可以一个数一个数的试一下。
可以在百数表中先划掉2,3,5的倍数。
“筛法”步骤详解 (一)
01 第一步:划掉数字“1”
根据数学定义,质数是指“大于1的自然数,除了1和它本身外,不能被其他自然数整除的数”。由于1只有一个因数,它既不是质数,也不是合数,因此是筛选过程中第一个需要排除的数字。
02 第二步:锁定“2”,清除其倍数
首先圈出最小的质数2(它是唯一的偶质数);接着从4开始,依次划掉4、6、8……直到100。这些数均能被2整除,除2外都是合数。这一步能帮我们快速排除百数表中一半的数字!
💡 核心逻辑:筛法的本质是“排除法”。我们通过找到最小的质数,然后排除其所有倍数,层层递进,最终剩下的就是100以内的全部质数。
1.7.2013
我们开始第一步筛选。首先,把数字“1”划掉,因为它很特殊。接着,我们处理2的倍数。我们先把2圈起来,它是质数。然后,把其他所有的偶数,也就是2的倍数,全部划掉。这些数都能被2整除,所以肯定是合数。
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在百数表中,怎样找出1~100中的所有质数?与同伴交流。(教材P99)
探索新知
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我先划掉1,再划掉2的倍数,但2要除外,然后划掉3的倍数……
还要划掉5
的倍数……
“筛法”步骤详解 (二)
03 第三步:划掉除“3”以外所有3的倍数
•操作核心:首先在百数表中圈出质数3,它是筛选的起点,本身保留。
•执行筛选:从6开始,依次划掉9、12、15、……、99,这些数均为3的倍数。
•判断技巧:一个数的各位数字之和能被3整除,这个数就是3的倍数(合数)。
04 第四步:划掉除“5”以外所有5的倍数
•操作核心:在百数表中圈出质数5,作为5的倍数筛选的基准,予以保留。
•执行筛选:从10开始,依次划掉25、35、55、……、95(注意跳过已被划掉的数)。
•判断技巧:个位上是0或5的自然数(0除外),一定是5的倍数(合数)。
💡 阶段小结:完成这两步后,百数表中剩下的数字将大幅减少,我们已经成功剔除了大部分合数,距离找出100以内的所有质数更近了一步!
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接下来,我们处理3的倍数。先圈出质数3,然后把其他3的倍数划掉。判断方法是看各位数字之和是不是3的倍数。接着,处理5的倍数,圈出质数5,然后把其他个位是0或5的数划掉。大家看,经过这几步,百数表是不是清爽多了?
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“筛法”步骤详解 (三)
第五步:划掉除“7”以外所有7的倍数
01 锁定基准:圈出质数7
7是小于10的最大质数,也是本轮筛选的“主角”。先在百数表中把数字7圈起来,它是质数,需要保留,不作为划除对象。
02 细致排查:寻找7的倍数
目光扫过百数表中剩下的数字,重点检查那些还未被划掉的数。因为7的倍数可能“躲过”了2、3、5的筛选,隐藏得比较深。
03 精准定位:揪出“漏网之鱼”
在1~100范围内,这些数容易被忽略:49 (7×7)、77 (7×11)、91 (7×13)。它们都是合数,必须划掉!
04 大功告成:筛选圆满结束
完成这一步后,百数表中剩下的未被划掉的数字,就是1~100之间的所有质数了。此时你可以清晰地看到质数的分布规律。
💡 为什么筛到7就够了?因为100的平方根是10,所以只要用小于10的质数(2、3、5、7)去筛选,就能找出100以内所有的质数。大于10的合数,必然有一个因数小于10。
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划完2、3、5的倍数后,是不是就结束了呢?还没有!我们发现还有一些合数隐藏得很深,它们是7的倍数。比如49、77和91。我们把它们也找出来划掉。做到这一步,我们的筛选工作就基本完成了。
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探索新知
还剩下:
2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,77,79,83,89,91,97。
做完要检查一下
是否找全了……
最终筛选结果
总计 25 个质数
这些就是我们从百数表中筛选出的全部质数,大家可以验证一下哦!
100以内的质数有:
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。
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现在,请大家看大屏幕。经过我们一步步的筛选,百数表上剩下的这些没有被划掉的数,就是100以内的所有质数!让我们一起来数一数,一共有多少个?
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100以内的质数表
✨ 核心统计:100以内共有25个质数,分布如下
01. 10以内的质数2 · 3 · 5 · 7
03. 20-29区间23 · 29
05. 40-49区间41 · 43 · 47
02. 10-19区间11 · 13 · 17 · 19
04. 30-39区间31 · 37
06. 50-59区间53 · 59
07-10. 60-99区间61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97
🔑 关键规律只有 2 是偶质数,其余均为奇数!
记忆技巧:除了2和5,所有质数的个位只能是1、3、7、9。
1.7.2013
我们把这25个质数整理一下,方便大家观察。大家发现了吗?在这25个质数中,只有2是偶数,其他的都是奇数。这也是质数的一个重要特征。
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探索新知
100以内质数记忆口诀
二三五七和十一,十三十九一十七
二三二九三十七,三一四一四十七
四三五三五十九,六一七一六十七
七三八三八十九,再加七九九十七
1.7.2013
要记住这25个质数可不是一件容易的事。别担心,老师给大家准备了一首记忆口诀。大家跟着我一起读,多读几遍,相信你们很快就能背下来!
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当堂检测
一、填空题(基础回顾)
1. 自然数中,最小的质数是(2),最小的合数是(4)。
2. 10以内的质数依次为:2、3、5、7,共计(4)个。
3. 在 15, 18, 29, 35, 39, 41, 47, 58 中,质数有:29、41、47。
二、判断题(易错辨析)
1. 所有的奇数都是质数。 (×) 【反例:9、15 是奇数但为合数】
2. 所有的偶数都是合数。 (×) 【反例:2 是偶数却是唯一的偶质数】
💡 核心记忆:1既不是质数,也不是合数。
🔑 快速判断:质数的因数只有“1”和它本身。
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我们来做一些练习巩固一下。请大家快速完成这些填空题和判断题。这些题目都考察了我们对质数和合数基本概念的理解,大家要仔细审题哦!
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巩固练习二
01. 质数和积之谜
问题:两个质数的和是18,积是65,这两个质数分别是多少?
思路:先列出和为18的所有质数组合:(5, 13) 和 (7, 11);再验证乘积,5 × 13 = 65,符合条件。
结论:这两个质数分别是 5 和 13。
02. 奇偶性推理挑战
问题:我是一个质数,我与另一个质数的和是最大的两位数(99),且我比较小,猜猜我是谁?
思路:99是奇数,奇数 = 偶数 + 奇数;而在所有质数中,唯一的偶数是2,因此较小的质数就是2。
结论:这个较小的质数是 2。
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课堂小结
回顾本课:掌握找质数的核心方法与成果
01 核心方法:巧用“筛法”找质数
遵循“逐步剔除”的逻辑:先划掉数字1,再划掉除2外的所有偶数,接着依次划掉3、5、7的倍数,最终剩下的数就是100以内的质数,这是最经典的质数筛选法。
02 核心成果:锁定100以内的25个质数
通过筛法我们明确:100以内共有25个质数,其中2是唯一的偶质数,97是100以内最大的质数。这些质数是数论学习的基础,也是后续分解质因数的关键。
03 核心技巧:口诀辅助+特征判断
利用“二三五七带十一,十三后面是十七...”的口诀快速记忆;同时牢记“质数的个位只能是1、3、7、9(除2、5外)”的特征,能帮助我们快速判断一个数是否为质数。
1.7.2013
一节课很快就要结束了,让我们一起回顾一下今天的收获。我们学习了一种非常重要的数学方法——“筛法”,并用它成功找出了100以内的25个质数,还掌握了方便记忆的口诀。希望大家课后多加练习,熟练掌握这些知识。
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课后作业
01 基础背诵
熟练背诵100以内的质数口诀,做到快速准确回忆,这是后续学习数论的基础。
02 习题巩固
完成数学教材第38页“练一练”板块中的第3题和第5题,通过练习加深对质数概念的理解。
03 拓展探究
自主思考:对于非常大的数字,除了我们学过的“筛法”,还有没有其他更高效的方法来判断它是否为质数?尝试查阅资料或总结规律。
1.7.2013
最后,老师给大家留了三个课后作业。最重要的是熟练背诵质数口诀。然后完成教材上的练习题。有余力的同学可以思考一下,对于更大的数,我们该如何判断它是不是质数。下课!
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