例10 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?
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.
利用合数的质因数分解式,不难求出该数的约数个数(包括1和它本身).为寻求一般方法,先看一个简单的例子.
我们知道24的约数有8个:1,2,3,4,6,8,12,24.对于较大的数,如果一个一个地去找它的约数,将是很麻烦的事.
因为24=23×3,所以24的约数是23的约数(1,2,22,23)与3的约数(1,3)之间的两两乘积.
1×1,1×3,2×1,2×3,22×1,22×3,23×1,23×3.
这里有4×2=8个,即 (3+1)×(1+1)个,即对于24=23×3中的23,有(3+1)种选择:1,2,22,23,对于3有(1+1)种选择.因此共有(3+1)×(1+1)种选择.
这个方法,可以运用到一般情形,例如,
144=24×32.
因此144的约数个数是(4+1)×(2+1)=15(个).
例11 在100至150之间,找出约数个数是8的所有整数.
解:有8=7+1; 8=(3+1)×(1+1)两种情况.
(1)27=128,符合要求,
37>150,所以不再有其他7次方的数符合要求.
(2)23=8,
8×13=104, 8×17=136,符合要求.
33=27;
只有27×5=135符合要求.
53=135,它乘以任何质数都大于150,因此共有4个数合要求:128,104,135,136.
利用质因数的分解可以求出若干个整数的最大公约数和最小公倍数.先把它们各自进行质因数分解,例如
720=24×32×5,168=23×3×7.
那么每个公共质因数的最低指数次方的乘积就是最大公约数,上面两个整数都含有质因数2,较低指数次方是23,类似地都含有3,因此720与168的最大公约数是
23×3= 24.
在求最小公倍数时,很明显每个质因数的最高指数次方的乘积是最小公倍数.请注意720中有5,而168中无5,可以认为较高指数次方是51=5.720与168的最小公倍数是
24×32×5×7=5040.
例12 两个数的最小公倍数是180,最大公约数是30,已知其中一个数是90,另一个数是多少?
解:180=22×32×5,
30=2×3×5.
对同一质因数来说,最小公倍数是在两数中取次数较高的,而最大公约数是在两数中取次数较低的,从22与2就知道,一数中含22,另一数中含2;从32与3就知道,一数中含32,另一数中含3,从一数是
90=2×32×5.
就知道另一数是
22×3×5=60.
还有一种解法:
另一数一定是最大公约数30的整数倍,也就是在下面这些数中去找
30, 60, 90, 120,….
这就需要逐一检验,与90的最小公倍数是否是180,最大公约数是否是30.现在碰巧第二个数60就是.逐一去检验,有时会较费力.
例13 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?
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
两个整数,如果它们的最大公约数是1.就称这两个数是互质的.
例13实质上是把420分解成两个互质的整数.
利用质因数分解,把一个整数分解成若干个整数的乘积,是非常基本又是很有用的方法,再举三个例题.