质数与合数(含答案)

第3讲质数与合数阿拉伯数字无疑是人类历史上最伟大的发明之一，其本身蕴含的规律更是数学学科中最璀璨的明珠！质数和合数的分类产生了哥德巴赫猜想等世界著名的命题，学习质数和合数，窥探数字的奥秘！对于自然数a 和b （0b ≠），若a b ÷没有余数，则a 是b 的倍数，b 是a 的约数。

特殊地，0是任意非零自然数的倍数。

质数：除了1和本身，没有其他约数的自然数叫质数。

合数：除了1和本身，还有其他约数的自然数叫合数。

特殊地，1既不是质数也不是合数。

最小的合数是4，最小的质数是2，且2是唯一的偶质数。

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。

编写说明知识要点【例1】对7个不同质数求和，和为58，则最大的质数是多少？【分析】七个质数若全部是奇数，则和一定是奇数，而58是偶数，则七个质数中必定含有唯一的偶质数2，所以最小的质数是2，从2开始，最小的七个连续质数是2，3，5，7，11，13，17，和为58，所以题中的七个质数只能是从2开始的七个连续质数，最大为17。

【温馨提示】2是唯一的偶质数，是偶数中的“叛徒”，所以质数也经常与奇偶性相结合，主要考察“2”.【拓展】已知a、b、c、d都是质数，且130959179+=+=+=+，求a、b、c、d的值。

a b c d【分析】959179+=+=+，所以b、c、d应该都是奇数，所以a是唯一的偶质数2，依此可求得：b c dc=，53b=，41d=.a=，372【例2】从小到大写出5个质数，使后面数都比前面的数大12。

这样的数有几组？【分析】考虑到质数中除了2以外其余都是奇数，因此这5个质数中不可能有2；又质数中除了2和5，其余质数的个位数字只能是1、3、7、9。

若这5个质数中最小的数其个位数字为1，则比它大24的数个位即为5，不可能是质数；若最小的数其个位数字为3，则比它大12的数个位即为5，也不可能为质数；由此可知最小的数其个位数字也不可能是7和9，因此最小的数只能是5，这5个数依次是5，17，29，41，53。

这样的数只有一组。

说明：除了2和5，其余的质数个位数字只能是1，3，7或9。

这是此题的突破口。

老师可以只推算个位数字就可以否定1、3、7、9，然后剩下个位数字是2和5，就很容易找到5。

【拓展】如果某整数同时具备如下三条性质：①这个数与1的差是质数，②这个数除以2所得的商也是质数，③这个数除以9所得的余数是5，那么我们称这个整数为幸运数。

求出所有的两位幸运数。

【分析】法一：由条件②可知，所求的数是偶数，因此可设所求的幸运数是质数p的两倍，即此幸运数为2p，则p的所有可能取值为5，7，11，13，17，19，23，29，31，37，41，43，47。

于是2p-1的所有可能取值为9，13，21，25，33，37，45，57，61，73，81，85，93。

根据题目条件①，2p-1应为质数，因此2p-1只可能为13，37，61或73。

再由条件③知2p-1除以9所得的余数应为4，于是2p-1只可能是13，从而这个幸运数只能是2p=14。

法二：从条件③入手，符合条件的偶数有：14，32，50，68，86，再由条件②排除掉32，50，68，最后由条件①排除掉86，所以这个幸运数是14。

【例3】四个连续自然数的乘积是3024，这四个自然数中最大的一个是多少？【分析】分解质因数43=⨯⨯，考虑其中最大的质因数7，说明这四个自然数中必定有一个是7的3024237倍数。

若为7，因3024不含有质因数5，那么这四个自然数可能是6、7、8、9或7、8、9、10（10仍含有5，不行），经检验6、7、8、9恰符合。

【温馨提示】根据乘积求因数，是分解质因数的一个重要运用.【拓展】2004×7×20的计算结果能够整除三个连续自然数的乘积，这三个连续自然数之和最小是多少？【分析】首先分解质因数，2004×7×20=2×2×2×2×3×5×7×167，其中最大的质因数是167，所以所要求的三个连续自然数中必定有167本身或者其倍数。

165=3×5×11，166=2×83，168=2×2×2×3×7，169=13×13，所以165×166×167，166×167×168，167×168×169都没有4个2，不满足题意。

说明167不可行。

尝试334=167×2，335=5×67，336=2×2×2×2×3×7，334×335×336=2×2×2×2×2×3×5×7×67×167，包括了2004×7×20中的所有质因数，所以这组符合题意，以此三数之和最小为1005。

【拓展】 甲数比乙数大5，乙数比丙数大5，三个数的乘积是6384，求这三个数。

【分析】 将6384分解质因数，6384＝22223719⨯⨯⨯⨯⨯⨯，则其中必有一个数是19或19的倍数；经试算，19－5＝14＝2×7，19＋5＝24＝2×2×2×3，恰好14×19×24＝6384，所以这三个数即为14，19，24。

一般象这种类型的题，都是从最大的那个质因数去分析。

如果这道题里19不符合要求，下一个该考虑38，再下一个该考虑57，依此类推。

【例4】 一个长方体的长、宽、高是连续的3个自然数，它的体积是39270立方厘米，那么这个长方体的表面积是多少平方厘米?【分析】 方法一：39270＝2×3×5×7×11×17，为三个连续自然数的乘积，所以33、34、35为满足题意的长、宽、高．则长方体的表面积为：2×（长×宽＋宽×高＋高×长）＝2×（33×34＋34×35＋35×33） ＝6934(平方厘米)．方法二：39270＝2×3×5×7×11×17，为三个连续自然数的乘积，考虑质因数17，如果17作为长、宽或高显然不满足．当17与2结合即34作为长方体一条边的长度时有可能成立，再考虑质因数7，与34接近的数32～36中，只有35含有7，于是7与5的乘积作为长方体的一条边的长度．而39270的质因数中只剩下了3和1l ，所以这个长方体的大小为33×34×35．长方体的表面积为： 2×（3927033+3927034+3927035）＝2×（1190＋1155＋1122）＝2×3467＝6934(平方厘米)．【拓展】 在面前有一个长方体，它的正面和上面的面积之和是209，如果它的长、宽、高都是质数，那么这个长方体的体积是多少?【分析】 如上图，设长、宽、高依次为a 、b 、c ，有正面和上面的和为209ac ab +=．()209ac ab a c b +=⨯+=，而2091119=⨯．当11a =时，19c b +=，当两个质数的和为奇数，则其中必定有一个数为偶质数2，则217c b +=+;当19a =时，11c b +=，则29c b +=+，b 为9不是质数，所以不满足题意．所以它们的乘积为11217374⨯⨯=．【例5】 4只同样的瓶子内分别装有一定数量的油．每瓶和其他各瓶分别合称一次，记录千克数如下：8，9，10，11，12，13．已知4只空瓶的重量之和以及油的重量之和均为质数，求最重的两瓶内有多少油? 【分析】 由于每只瓶都称了三次，因此记录数据之和是4瓶油(连瓶)重量之和的3倍，即4瓶油(连瓶)共重(8+9+10+11+12+13)÷3=21(千克)而油重之和及瓶重之和均为质数，所以它们必为一奇一偶，由于2是唯一的偶质数，只有两种可能：(1)油重之和为19千克，瓶重之和为2千克，每只瓶重21千克，最重的两瓶内的油为13-12×2=12(千克)．(2)油重之和为2千克，瓶重之和为19千克，每只瓶重194千克，最重的两瓶内的油为13-194×2=27(千克)，这与油重之和2千克矛盾．因此最重的两瓶内共有12千克油．【例6】从20以内的质数中选出6个，然后把这6个数分别写在正方体木块的6个面上，并且使得相对两个面的数的和都相等。

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值？【分析】小于20的质数有2，3，5，7，11，13，17，19，其中5+19=7+17=11+13。

每个木块掷在地上后向上的数可能是六个数中的任何一个，三个数的和最小是5+5+5=15，最大是19+19+19=57，经试验，三个数的和可以是从15到57的所有奇数，所有可能的不同值共有22个。

【拓展】有些自然数能够写成一个质数与一个合数之和的形式，并且在不计加数顺序的情况下，这样的表示方法至少有13种，那么所有这样的自然数中最小的一个是多少？【分析】在所有的质数中，从小到大第13个质数是41，因此在13种分解方法中，质数最大的那一组至少是41445+=。

按题目要求分拆45有如下12种方法：4534254073811341332=+=+=+=+=+ =+=+=+=+=+=+=+17281926232229163114378414按题目要求分拆46有如下7种方法：=+=+=+=+=+=+=+462447391135133319273115379按题目要求分拆47有如下14种方法：=+=+=+=+=+=+=+472453444435426417401037=+=+=+=+=+=+=+因此满足题意的最小自然数是47。

1136133417301631182919282324【练习1】4个一位数的乘积是360，并且其中只有一个是合数，那么在这4个数字所组成的四位数中，最大的一个是多少？【分析】将360分解质因数得360=2×2×2×3×3×5，它是6个质因数的乘积。

因为题述的四个数中只有一个是合数，所有该合数必至少为6－3=3个质因数的积，又只有3个2相乘才能是一位数，所以这4个乘数分别为3，3，5，8，所组成的最大四位数是8533。