國一上數學 · 2-1 因數與倍數

把數字拆開看。
每一步,都說得出理由。

先看得見的例子,再認識數學名詞。每個觀念學完,立即練習,也可以挑戰試卷改編題。

從第一關開始 ↓
先分得完,才叫整除因數與倍數矩形排法與因數配對2、5、104 為什麼看末兩位8 為什麼看末三位3、9117、13質數與合數,1 不是其中之一質數判斷只試到平方根質數篩法質因數樹與短除法標準分解式不只 2、3、5因數個數用標準分解判因數、倍數與互質7 的倍數與證明13 的倍數與證明
01 / 16 · 觀念 → 練習

先分得完,才叫整除

先看例子

12 顆糖每 3 顆裝一包,正好 4 包,沒有剩下。12÷3=4。除數不能是 0,因為無法把物品分成 0 份。

為什麼?/別掉進這個陷阱

整除是商為整數而且沒有餘數。今天先討論正整數的正因數;0 的情況特別說明。

當場驗證:基礎 → 易錯 → 遷移 → 選讀挑戰

02 / 16 · 觀念 → 練習

因數與倍數:交換觀察方向

先看例子

36=2×18=3×12=4×9=6×6。從 36 看 2、18 是因數;從 2 看 36 是倍數。用除法來看:36÷2=18,角色最清楚。

為什麼?/別掉進這個陷阱

1 是每個正整數的因數,每個正整數也是自己的因數。0 是任何非零整數的倍數,但 0 不是正整數,也不能當除數。

因數、倍數與0和1的關係
因數與倍數是兩個數之間的關係;此處只用正整數討論正因數。

當場驗證:基礎 → 易錯 → 遷移 → 選讀挑戰

03 / 16 · 觀念 → 練習

矩形排法與因數配對

先看例子

36 片正方形可排成 1×36、2×18、3×12、4×9、6×6。注意:2×8 只有 16,不是 36。

為什麼?/別掉進這個陷阱

本題約定「旋轉視為同一種」,36 有 5 種長方形排法;若旋轉不同種,非正方形各多算一次,共 9 種。

因數排序、最小周長,怎麼接起來?

把全部正因數從小到大排列,最小和最大相乘就是原數,第二小和第二大也一樣。例如18的因數1、2、3、6、9、18,1×18=2×9=3×6=18。因此知道一組相對位置的因數,就能反推原數。

若小正方形邊長為1,a×b的矩形周長是2×(a+b)。同樣36片,1×36的周長是74,4×9是26,6×6是24。把所有因數對列出來再比較,才不會漏掉最小周長。

題目說長、寬都大於1,就要刪掉1×原數;旋轉算同種時,2×18與18×2只算一次。正方形是否包含在矩形內,也要依題目說明。

② 因數配對與矩形

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04 / 16 · 觀念 → 練習

2、5、10:只看個位

先看例子

240 的個位是 0,所以同時是 2、5、10 的倍數。1375 的個位是 5,只能直接確定是 5 的倍數。

為什麼?/別掉進這個陷阱

10 的倍數個位是 0;2 的倍數個位 0、2、4、6、8;5 的倍數個位 0 或 5。

整十部分可整除,判斷2、5、10只看個位
十位以上整十的那一塊一定能被2和5整除;不是說十位數字本身必為2或5的倍數。
為什麼整十拿開,只看個位?

例如1375=1370+5。1370=137×10,而10=2×5,所以1370一定能被2、5整除。剩下的5能被5整除,卻不能被2整除,因此1375是5的倍數,不是2的倍數。

換成任何整數,也是「整十的部分+個位數」。判斷10時,個位必須是0;判斷2或5時,只要看個位是否能被它整除。

① 位值倍數判別實驗室

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05 / 16 · 觀念 → 練習

4 為什麼看末兩位

先看例子

316=3×100+16。因為 100=4×25,百位以上一定可被 4 整除,只需檢查 16。

為什麼?/別掉進這個陷阱

要看完整末兩位,例如 204 看 04;114 的末兩位 14 不能被 4 整除,個位 4 不是判準。

100是4的倍數,1000是8的倍數
整百的那一塊是4的倍數,剩下只查末兩位。
316=300+16

300=3×100=3×4×25;剩下16=4×4。

再往下一步:為什麼要留下兩位?

100=4×25=2²×5²,所以整百必定能被4整除。2316=2300+16=4×575+4×4=4×579。

如果換成2318,2300仍能分完,但18÷4餘2,整個2318÷4也餘2。前面整百不改變餘數,所以檢查末兩位就足夠。

為什麼不能只留個位?12和22都以2結尾,12可以被4整除,22卻不行。因為10不能被4整除,十位還不能拿掉。

同理100=25×4,因此25的倍數看末兩位;00、25、50、75都符合。末兩位是04時,就當成4來檢查。

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06 / 16 · 觀念 → 練習

8 為什麼看末三位

先看例子

3128=3×1000+128。因為 1000=8×125,前面的整千部分不影響判斷。

為什麼?/別掉進這個陷阱

例如 1016 看 016,16 可以被 8 整除;只看末兩位不足以判斷 8。

5320=5000+320

5000=5×1000=5×8×125,只看320=8×40。

1000的分解,怎麼決定末三位?

1000=8×125=2³×5³。7312=7000+312;7000=8×875,312=8×39,所以7312=8×914。

7314的整千部分一樣能分完,但314÷8餘2,所以7314不是8的倍數。只看末兩位也不夠:112和212的末兩位相同,但112是8的倍數,212不是。

125也能整除1000,因此125的倍數同樣看末三位。一般來說,若除數能整除10的某個次方,就能只看相對應的末幾位。這些10的次方,質因數都只有2與5。

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07 / 16 · 觀念 → 練習

3、9:把位值拆開

先看例子

135=1×(99+1)+3×(9+1)+5=99+27+(1+3+5)。前兩部分都可被 9 整除。

為什麼?/別掉進這個陷阱

10=9+1,100=99+1,1000=999+1。每個位值都比 9 的倍數多 1;各位數字和能判斷 9,也能判斷 3。

135 看數字和為什麼有效

135=100+30+5=99+27+(1+3+5)。前兩塊都是9的倍數,所以看剩下的9。

不只135:把任何位數逐一拆開

243=2×100+4×10+3=2×(99+1)+4×(9+1)+3=(198+36)+(2+4+3)。前一塊234=9×26,後一塊就是數字和9,所以243可以被9整除。

四位數也一樣:千位的1000=999+1、百位的100=99+1、十位的10=9+1。把9的倍數拿開,各位數字就各留下一份,合起來正是數字和。位數再多也適用。

9的倍數一定是3的倍數,因為9=3×3。因此上面拿開的部分也能被3整除,同一個數字和也能拿來判斷3。

123的數字和是6,所以它是3的倍數,卻不是9的倍數。數字和很大還可以繼續加:9873→27→9,每一步都保留對3和9的整除關係。

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08 / 16 · 觀念 → 練習

11:交錯位和有理由

先看例子

1936=1×1000+9×100+3×10+6。因 10 比 11 少 1,100 比 99 多 1,1000 比 1001 少 1,符號一正一負交替。

為什麼?/別掉進這個陷阱

從個位往左交錯加減:6-3+9-1=11,可以被 11 整除。若差為 0 或 11 的倍數也算通過。

1936:從右往左交錯分組

(6+9)-(3+1)=11。10比11少1;100比99多1;1000比1001少1,所以符號交替。

1936
用完整算式看見交錯加減

1936=1000+900+30+6。把各部分換成11的倍數,再多一點或少一點:

1000=1001-1
900=9×99+9
30=3×11-3
1936=(1001+891+33)+(-1+9-3+6)
=11×175+11=11×176

從個位往左,留下的數字依序是加、減、加、減。所以只看兩組數字和的差。差是0可以;差是-11、-22也可以,因為它們都能被11整除。

例如1221:(1+2)-(2+1)=0;2728:(2+2)-(7+8)=-11,兩個都符合。由左或由右開始只會改變正負,不影響能否整除。這裡的「少1」不是把-1當成一般除法的餘數。

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09 / 16 · 觀念 → 練習

7、13:1001 三位分組(延伸)

除了三位分組,也能一次拿掉一位

下面兩個方法可以分開使用。不用先學同餘符號,只要看懂位值與「整除」就能證明。把原數寫成 N=10a+b:b 是個位數,a 是拿掉個位後剩下的全部數字。

7 的倍數:剩下的數,減去個位的 2 倍

N=10a+b → T=a-2b

例:385 → 38-2×5=28。28 是 7 的倍數,所以 385 也是。也可以繼續:28 → 2-2×8=-14;負數不妨先看絕對值,14 仍是 7 的倍數。

為什麼成立?兩個方向都要說明

2N=20a+2b=21a-(a-2b)=21a-T

如果 N 是 7 的倍數,2N 與 21a 都是 7 的倍數,所以兩者相減得到的 T 也是。

反過來,若 T 是 7 的倍數,則 2N=21a-T 也是 7 的倍數。因為 2 沒有因數 7,乘上 2 不會憑空多出因數 7,所以 N 本身必須含有因數 7。

重點:原數能被 7 整除,恰好等於新數能被 7 整除。只保留「是否整除」,不代表除以 7 的餘數相同。例如 38 餘 3,但變成的-13 餘 1。

13 的倍數:剩下的數,加上個位的 4 倍

N=10a+b → T=a+4b

例:286 → 28+4×6=52。52=13×4,所以 286 是 13 的倍數。1001 → 100+4=104 → 10+16=26,也可以判斷。

為什麼成立?從 40=39+1 看出關鍵

4N=40a+4b=39a+(a+4b)=39a+T

如果 N 是 13 的倍數,4N 與 39a 都是 13 的倍數,相減得到的 T 也是。因為 39=13×3,減掉的部分一定能整除。

反方向也可以直接拆開原數:

N=10(a+4b)-39b=10T-39b

如果 T 是 13 的倍數,10T 與 39b 都是 13 的倍數,所以 N 也是。這就把兩個方向都證明完成了。

新數夠小、能直接判斷時就停。不要規定一定要變成一位數:例如 13 → 13,再做會一直相同。這個方法同樣只保留整除與否,不保證餘數相同。

兩種拆位法都允許結果是 0,因為 0=7×0=13×0。這裡不把 0 當除數。接著回頭看三位分組,會發現 7、11、13 共用的關鍵正是 1001。

先看例子

1001=7×11×13。因此把數從右邊每三位分組,交錯加減各組,就可判斷 7、11、13。

為什麼?/別掉進這個陷阱

例如 123123 → 123-123=0,所以同時可被 7、11、13 整除。要由右往左每三位切一組,不是各位數字和。

利用1001三位分組判斷7和13的倍數
看清楚:207÷7餘4,207÷13餘12,207不是7或13的倍數。
1001為什麼能把三位一組連起來?

把123466拆成123×1000+466。因為1000=1001-1,可改寫成123×1001+(466-123)。第一塊一定能被7、11、13整除,所以檢查466-123=343就夠了。343=7×49,因此123466是7的倍數。

13的例子:123448→448-123=325=13×25,所以原數也是13的倍數。若差為負,改看絕對值即可。

更長的數也能三位一組:123456789=123×1000²+456×1000+789。1000²=1001×999+1,所以留下123-456+789=456。456不是7或13的倍數,原數也不是。

分組有兩組、三組或更多組,留下的正負都交替。重點是先找確定能整除的一大塊,剩下的才是要檢查的部分。

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10 / 16 · 觀念 → 練習

質數與合數,1 不是其中之一

先看例子

7 只有 1、7 兩個正因數,所以是質數。9 還有 3,所以是合數。1 只有一個因數。

為什麼?/別掉進這個陷阱

2 是唯一的偶質數;所有大於 2 的偶數都可分成 2×某正整數,因此是合數。

用正因數個數分辨質數、合數與1
只討論大於1的正整數:1不是質數也不是合數。

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11 / 16 · 觀念 → 練習

質數判斷只試到平方根

先看例子

判 97 是否為質數,只需試 2、3、5、7(都不超過 √97)。

為什麼?/別掉進這個陷阱

若 n=a×b,兩者不可能都大於 √n,否則乘積會大於 n。小因數若存在,一定能在 √n 以前找到。

49、77、97 先看配對

49=7×7,所以要試到7(含7)。77=7×11,小的一邊7一定不超過√77。97只要查2、3、5、7都不能整除,便知道它是質數;97本身仍然能整除97。

還沒學平方根,也能理解這個停止點

以97為例:9×9=81,10×10=100。如果兩個因數都至少10,它們相乘就至少100,超過97。因此若97能拆成兩個大於1的整數,至少有一個小於10。

小於10的質數是2、3、5、7,逐一試都不能整除97,就知道97是質數。為什麼不試4、6、8、9?它們本身還含更小的質因數,前面已檢查過。

不能漏掉「剛好相等」:49=7×7,所以7仍然要試。也不是說大因數不存在;77有大因數11,只是較小的7已經能告訴我們77是合數。

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12 / 16 · 觀念 → 練習

質數篩法:為什麼從 p² 開始

先看例子

篩 1~100:先標 1,再由 2 開始刪 4、6、8……,接著 3 從 9 開始、5 從 25、7 從 49。

為什麼?/別掉進這個陷阱

例如 5×2、5×3、5×4 早被 2、3 的步驟刪過。用質數 p 時,從 p² 開始,省去重複工作。

動手找出100以內的質數

1先排除;圈住2、3、5、7,刪除時從4、9、25、49開始,不刪2、3、5、7本身。最後亮起全部25個質數。

④ 艾拉托賽尼篩法

從 2 開始,逐次留下質數,再從 p² 劃掉倍數。

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13 / 16 · 觀念 → 練習

質因數樹與短除法

先看例子

84=2×42=2×2×21=2×2×3×7。拆出來的 2、3、7 都是質數,才可以停。

為什麼?/別掉進這個陷阱

樹狀圖可以先用任何整數配對,短除法則逐步用質數整除;終點相同。不要看到 21 就停。

用因數樹與短除法分解60
質因數樹與短除法都需要走到每一個末端都是質數。

③ 正整數的質因數分解器

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14 / 16 · 觀念 → 練習

標準分解式不只 2、3、5

先看例子

680=2³×5×17;990=2×3²×5×11。相同質因數用指數表示,通常底數從小到大排。

為什麼?/別掉進這個陷阱

1沒有質因數,不用把1硬寫成質數相乘。質數97的標準分解式就是97;其他數字則一直拆到只剩質數。

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15 / 16 · 觀念 → 練習

因數個數:指數各加 1

先看例子

72=2³×3²。因數可取 2 的 0、1、2、3 次(4 種),再乘 3 的 0、1、2 次(3 種),所以有 4×3=12 個。

為什麼?/別掉進這個陷阱

加 1 的原因是包含 0 次方!完全平方數有一個自己配自己的平方根,所以配對後剩一個落單,正因數個數必為奇數。

因數與倍數的重點回顧
每種質因數都可挑0次到最多次,搭配起來才是因數個數。

72 的次方選擇

2可選 0、1、2、3次(4種);3可選 0、1、2次(3種),共有4×3=12種。

每一種選法,真的會得到不同因數嗎?

72=2³×3²。選2的0次方是1;選1、2、3次方則是2、4、8。3的選項是1、3、9。任選一個2的選項,再選一個3的選項相乘,例如4×9=36,就是72的一個因數。

4種選法各搭配3種,共12種。所有因數都能這樣取得;同一個數的質因數分解固定,所以不會因為換一組指數而重複得到同一個因數。

36的配對是1×36、2×18、3×12、4×9、6×6。前4組各貢獻2個不同因數,最後6只算一次,所以共有9個。平方數會有這種自己配自己的情況,正因數個數因此是奇數。

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16 / 16 · 觀念 → 練習

用標準分解判因數、倍數與互質

先看例子

120=2³×3×5。若 12=2²×3,12 所需每種質數與次數都不超過 120,因此 12 是 120 的因數。

為什麼?/別掉進這個陷阱

判斷a是不是b的因數,要逐種比較相同質數的指數,a每一種都不能超過b。兩個正整數沒有共同質因數,就叫互質;1與每個正整數都互質。

比較相同質因數的指數判斷因數與倍數
對相同質因數逐一比較次方;兩個不同質數互質,相同質數不互質。

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選一個工具,回到對應觀念練習

學完一輪,試試題庫與診斷

題庫可分觀念練習;診斷會優先指出哪一種錯因要回到哪一節。

題庫:繼續練習 → 診斷:找出卡住的觀念 →

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