張新春
判斷一個數(shù)能否被另一個數(shù)整除,最自然的辦法就是作除法。但對于一些特殊的數(shù),我們可以研究一些特別的判斷方法。
小學數(shù)學教材中研究了2、5、3的倍數(shù)的特征。結論為:
(1)個位上是0、2、4、6、8的數(shù),能被2整除;
(2)個位上是0、5的數(shù),能被5整除;
(3)各個數(shù)位上的數(shù)字之和能被3整除,這個數(shù)就能被3整除。
我們先來討論結論(1)和結論(2),這兩個結論可以概括地表達為:個位上的數(shù)字能被2或5整除,這個數(shù)就能被2或5整除。
事實上,對任意自然數(shù)N,都可以寫成N=10k+ b的形式,其中k逸0,0≤b≤9。這里的b就是N的個位數(shù)字。
顯然,由10=5×2知10能被2和5整除,從而10k能被2和5整除。于是,只要b能被2或5整除,N=10k+b就能被2或5整除。也就是說,看一個數(shù)能否被2或5整除,只需要看個位即可。
小學數(shù)學教材中,能被2整除的數(shù)的特征和能被5整除的數(shù)的特征通常是獨立安排的。在教學中,我們可以通過實例,讓學生體會這兩個結論的統(tǒng)一性。如果在課堂中通過觀察、猜測、驗證、歸納等活動可以讓學生知道能被2或5整除的數(shù)的特征“是什么”的話,對這種統(tǒng)一性的體會就是關注“為什么”。
對數(shù)學問題有某種程度的敏感的讀者,應該注意到10=5×2對于上述結論的重要性。同時,會馬上想到另外一個等式:100=25×4。這個等式是否告訴我們,要看一個數(shù)能否被4或25整除,只要看后兩位即可呢?事實正好如此。寫出一般的證明并不難,我們在此只舉一個例子。比如,1784=17×100+84,由于100能被4整除,所以17×100當然能被4整除,又因為84也能被4整除,于是可以作出結論:1784能被4整除。但由于17×100能被25整除,而84不能被25整除,所以1784就不能被25整除。
此時,我們一定會想到另一個等式:1000=125×8,同時知道,看一個數(shù)能否被8或125整除,只需看后三位即可。
從上面幾個例子可以看出,我們要判斷一個數(shù)a(比如1784)能否被另一個數(shù)b(比如4)整除,做法是從中分離出能被整除的一部分(比如1700),這時只要看剩下的部分(如84)能否被4整除就可以了。
上述第(3)個結論中,關于能被3整除的數(shù)的特征,即可以根據(jù)這個思路得到。
顯然,對于10、100、1000、……這些計數(shù)單位來說,只要從中拿出1,剩下的部分9、99、999、……就都能被3整除了。于是,對于521來說,有
521=5×100+2×10+1
=(5×99+5)+(2×9+2)+1
=(5×99+2×9)+(5+2+1)
上述算式中,5×99+2×9顯然能被3整除,這樣一來,521能否被3整除,就取決于5+2+1能否被3整除。一般地,一個數(shù)能否被3整除,只要看各個數(shù)位上的數(shù)字之和能否被3整除。
將這個過程稍作加工,就可以構成一個在小學數(shù)學課堂中研究能被3整除的數(shù)的特征的方式。與能被2、5整除的數(shù)的特征不同,能被3整除的數(shù)的特征僅靠觀察較難發(fā)現(xiàn),因此,研究如何在課堂中引導學生理解能被3整除的數(shù)的特征就顯得尤其重要。
由于9、99、999、……同樣都能被9整除,因此,一個數(shù)能否被9整除,也只需看各個數(shù)位上的數(shù)字之和能否被9整除。
我們再來看一個稍復雜的例子。
1001=7×11×13,說明1001能同時被7、11、13整除。
下面來考察80234這個數(shù)能否被7、11、13整除。
80234=80×1000+234
=80×1001+(234-80)
由于1001能同時被7、11、13整除,所以80×1001肯定能同時被7、11、13整除。于是,要看80234能否被7、11、13整除,就只要看234-80能否被7、11、13整除了。而234-80=154=7×11×2,因此,80234能被7、11整除,但不能被13整除。據(jù)此,我們可以概括出能被7、11、13整除的數(shù)的特征(留給讀者作個練習。計算過程中,可能會碰到要處理負數(shù)的情況)。
其他很多關于判斷一個數(shù)能否被另一個數(shù)整除的方法,大體上都可以用這種“分離一部分顯然能整除的,再看另一部分”的思路來理解。例如,對于整數(shù)M,記b為M的個位數(shù)字,而a是M分離個位數(shù)字后剩下的部分,于是有M=10a+b。此時,我們可以得到如下一些判斷整除的方法。
(1)由于M=10a+b=11a-(a-b),而11a顯然能被11整除,于是M=10a+b能否被11整除,只要看(a-b)能否被11整除即可。比如253,因為25-3=22,22能被11整除,所以253能被11整除。對于一些大數(shù)來說,可以反復利用這個方法。
(2)由于M=10a+b=13a+13b-3(a+4b),要判斷M能否被13整除,只要看(a+4b)能否被13整除即可。比如273,27+4×3=39,能被13整除,所以原數(shù)273也能被13整除。同樣,如果必要,這個方法也可以反復運用。
(3)由于M=10a+b=17a-34b-7(a-5b),17a-34b能被17整除,要判斷M能否被17整除,只要看(a-5b)能否被17整除即可。比如357,35-7×5=0,能被17整除,所以原數(shù)357也能被17整除。同樣,如果必要,這個方法也可以反復運用。
理解了這一點,我們甚至可以自己創(chuàng)造出一些判斷一個數(shù)能否被另一個數(shù)整除的方法。值得說明的是,以上這些方法有一個共同點:為了判斷 M能否被N整除,都是通過判斷一個比M小的數(shù)能否被N整除來實現(xiàn)。具體做法是從M中分離出一部分,使這一部分能被N整除,然后考察另一部分能否被N整除。即把一個整除判斷的問題轉化成一個更小的數(shù)的整除判斷問題,后者通常比前者容易,這就使得這些判斷方法有實用價值。這種思路也常常用來討論與整除有關的問題。
例:證明不存在這樣的整數(shù)n,使得n2+n+2011能被2010整除。
證明:假設存在這樣的整數(shù)n,使得n2+n+2011能被2010整除,則有整數(shù)m,使得n2+n+2011=2010m,即n2+n+1=2010(m-1)。于是n2+n+1能被2010整除,而2010能被5整除,于是n2+n+1應能被5整除。
但對于任意的整數(shù)n,只能有以下5種情況:5t,5t+1,5t+2,5t+3,5t+4。
當n=5t時,n2+n+1=(5t)2+5t+1=5(5t2+t)+1,顯然不能被5整除。(注:這里即把n2+n+1分成兩部分,其中一部分能被5整除,而另一部分不能,從而說明n2+n+1不能被5整除)
n2+n+1都不能被5整除。因此,對于任意的整數(shù)n,n2+n+1都不能被5整除,從而不能被2010整除,這就證明了使得n2+n+2011能被2010整除的整數(shù)n是不存在的。