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第三
因子和质因子

一、因子概念与因子的求法

1.因子(Factors or divisors)

定义:A number is a factor,or divisor,of another number if it can be divided evenly into that number.

例: What are the factors of 60?

解: 60=1×60=2×30=3×20=4×15=5×12=6×10,

所以60有1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,60一共12个因子。

2.质因子(Prime factors)

定义:如果一个质数是某个数的约数,那么就说这个质数是某个数的质因数,也称质因子。

例:60=1×60=2×30=3×20=4×15=5×12=6×10,

60有12个因子,因子中2,3,5是质数,那么60的质因子便是2,3,5。

3.分解质因数

定义:把一个合数用质因子相乘的形式表示出来,叫作分解质因数。

例如:把60分解质因数。

60=2 2 ×3×5,其中2、3、5是60的质因子。

任何一个大于1的正整数,无论是质数还是合数都可以表示成质数因子相乘的形式。

例如:2=2 1 ,9=3 2 ,363=3×11 2

4.求任意一个自然数的因子个数

如何求任意一个自然数的因子个数呢?绝不是我们想象的那样硬着头皮去数,而是有公式可寻:

第一步:把该自然数分解质因数,即写成质数因子相乘的形式;

第二步:质因数分解式中每个质因子的指数加1相乘,这个连乘积便是所求因子数。

例: 120的因子个数是多少?

解: 120=2 3 ×3 1 ×5 1

那么120的因子的个数是(3+1)×(1+1)×(1+1)=16。

Example 1:

How many positive integers n are there such that 30n is a divisor of (2 3 )·(3)·(5 3 )?

(A)8

(B)6

(C)18

(D)9

(E)None

解: (2 3 )·(3)·(5 3 )=30×2 2 ×5 2

要使30n是(2 3 )×(3)×(5 3 )的因子,那么n就必须是2 2 ×5 2 的因子,2 2 ×5 2 有多少个不同的因子呢?利用因子个数的求法,共有(2+1)×(2+1)=9个,所以(D)是正确答案。

Example 2:

What is the smallest positive integer k for which 784 is a factor of 14 k ?

(A)6

(B)8

(C)4

(D)5

(E)10

解: 784=2 4 ×7 2 ,14 k =2 k ×7 k

要使784是14 k 的一个因子,那么14 k 就至少需要有4个质因子2,2个质因子7,因此k最少需要为4,选择(C)。

5.完全平方数的因子

定义:如果一个整数开平方之后还是整数,则这个数称之为完全平方数(perfect square)。

我们来观察一下,把一个完全平方数分解质因数后各质因子的指数有什么特征呢?

9=3 2

36=2 2 ×3 2

144=3 2 ×2 4

1600=2 6 ×5 2

275625=3 2 ×5 4 ×7 2

从上面我们可以看出,一个完全平方数分解质因数后,各质因子的指数均是偶数。我们可以从因子个数的计算公式中得到:

①一个完全平方数的因子个数必然为奇数。

②反之,任何一个自然数若它有奇数个因子,这个自然数必为完全平方数,若它有偶数个因子,则此自然数一定不是完全平方数。

例: 9=3 2 ,有2+1=3个因子,9是完全平方数。

30=2×3×5有(1+1)×(1+1)×(1+1)=8个因子,30不是完全平方数。

Example 3:

The product of a positive integer a and 1080 is a square number.What is the least value of a?

(A)4

(B)50

(C)60

(D)20

(E)30

解: 因为a与1080的乘积是一个完全平方数,那么乘积分解质因数后,各质因子的指数必然全部是偶数,1080×a=2 3 ×3 3 ×5×a,现在质因子2,3,5的个数都是奇数,那么a中必然含有质因子2、3、5,因此a最小为2×3×5=30,选择(E)。

Example 4:

Which of the following integers does NOT have a factor greater than 1 that is the square of an integer?

(A)100

(B)128

(C)72

(D)54

(E)42

解: 把选项中的数分解质因数后,如果每个质因子的指数都小于2,那么这个数便是答案。

100=2 2 ×5 2 ,128=8 2 ×2,72=2×6 2 ,前三个选项都有能够表达为完全平方数的因子。许多考生在第四个选项上犯了错误,认为54=2×3 3 ,没有因子能够表达为完全平方数。其实不然,54=2×3 3 ,那么32必然也是54的因子。这一点在GMAT的数据充分性题目中也曾经出现过,希望引起考生注意。选项(E)42=6×7,显然没有因子能够表达为完全平方数,所以选择(E)。

Example 5:

Is the positive integer m equal to the cube of an integer?

(1)For every prime number q,if q is a factor of m,then q 3 is also a divisor of m.

(2) is an integer.

解: 单独(1),q,q 3 是m的因子,m不一定是完全立方数,比如m=q 4 同样能满足q,q 3 是m的因子。

单独(2), 是整数,满足完全立方数的定义,所以选择(B)。

二、因子的性质

性质1

只有2个因子的自然数都是质数。

性质2

若自然数n不是完全平方数,则n的因子中小于 的因子占一半,大于 的因子也占一半。

例: 60有多少个小于 的因子?

解: 60=2 2 ×3×5,那么60共有12个因子。

根据性质2,12/2=6,则60有6个小于 的因子。

性质3

若自然数n是完全平方数,并且 也是n的一个因子,那么在n的所有因子中除去 之外,小于 的因子占余下的一半,大于 的因子也占余下的一半。

例: 64有多少小于 的因子?

解: 64=2 6 ,6+1=7,所以64有7个因子,由于 =8,也是64的一个因子,

所以小于 的因子为 ;大于 的因子,同理也为

性质4

如果自然数n有m个因子,m为大于2的质数,那么n必为某一质数的(m-1)次方。

其实必然如此,自然数的因子个数为质因子的指数加1相乘,现在有m个因子,而m为大于2的质数,写成(指数+1)相乘的形式只能够为(m+1)。比如说5,5写成指数加1相乘的形式只能为(4+1),这也就说明了这个自然数的质因子个数只可能为1,质因子的指数为4。

例: 16=2 4 ,有4+1=5个因子,5为大于2的质数,16为质数2的(5-1)=4次方。

81=3 4 ,有4+1=5个因子,5为大于2的质数,81为质数3的(5-1)=4次方。

Example 1:

如果某一自然数除了1之外只有2个因子,则这个自然数必为:

(A)奇数

(B)偶数

(C)4的倍数

(D)某一质数的平方

(E)质数

解: 既然这个数除了1之外只有2个因子,则这个数一共有3个因子(把因子1加上),而3是一个大于2的质数,根据性质4得到它必然是某一质数的3-12次方,所以(D)为正确答案。

许多同学做这道题目时代入数字进行排除也能够很快做出来,不能说不对,但是知道了一些性质,在数字大的时候就好办多了。

Example 2:

k and s are two positive integers such that k>s,if k×s=132,what is the total number of possible values of k?

(A)4

(B)6

(C)7

(D)8

(E)10

解: k×s=132,那么k,s必然是132的因子,由于k和s满足k>s,因此k必然是大于 的因子,s必然是小于 的因子。这道题目转化为132有多少个因子大于 ,132=2 2 ×3×11,共有3×2×212个因子,利用性质2得到有12/2=6个因子大于 ,所以(B)是正确答案。 t/OqJD5HAU70d1n7h/gcT6f03yhhsoZQ/x+8zBFABk0VSa3njPSWaefY3eMCVs2o

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