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質因數
圖片來自360勉強文檔網

質因數(素因數或質因子)在數論里是指能整除給定正整數的質數。除了1以外,兩個沒有其他共同質因子的正整數稱為互質。因為1沒有質因子,1與任何正整數(包括1本身)都是互質。正整數的因數分解可將正整數表示為一連串的質因子相乘,質因子如重複可以用指數表示。根據算術基本定理,任何正整數皆有獨一無二的質因子分解式。只有一個質因子的正整數為質數。

每個合數都可以寫成幾個質數(也可稱為素數)相乘的形式,這幾個質數就都叫做這個合數的質因數。如果一個質數是某個數的因數,那麼就說這個質數是這個數的質因數;而這個因數一定是一個質數。[1]

例子

1沒有質因子。

5隻有1個質因子,5本身。(5是質數)

6的質因子是2和3。(6 = 2 × 3)

2、4、8、16等只有1個質因子:2。(2是質數,4 =2²,8 = 2³,如此類推)

10有2個質因子:2和5。(10 = 2 × 5)

質因數

就是一個數的約數,並且是質數。

比如8=2×2×2,2就是8的質因數;

12=2×2×3,2和3就是12的質因數。

把一個式子以12=2×2×3的形式表示,叫做分解質因數。

把一個合數寫成幾個質數相乘的形式表示,這也是分解質因數,如16=2×2×2×2,2就是16的質因數。

把一個合數分解成若干個質因數的乘積的形式,即求質因數的過程叫做分解質因數。

分解質因數隻針對合數。(分解質因數也稱分解素因數)求一個數分解質因數,要從最小的質數除起,一直除到結果為質數為止。

分解質因數的方法是先用一個合數的最小質因數去除這個合數,得出的數若是一個質數,就寫成這個合數相乘形式;若是一個合數就繼續按原來的方法,直至最後是一個質數 。

分解質因數的有兩種表示方法,除了最常用的「短除分解法」之外,還有一種方法就是「塔形分解法」。

分解質因數對解決一些自然數和乘積的問題有很大的幫助,同時又為求最大公約數和最小公倍數做了重要的鋪墊。

Pollard Rho因數分解

1975年,John M. Pollard提出了第二種因數分解的方法,Pollard Rho快速因數分解。該算法時間複雜度為。

分解質因數代碼:

將一個正整數分解質因數。例如:輸入90,打印出90=2*3*3*5。

程序分析:對n進行分解質因數,應先找到一個最小的質數k,然後按下述步驟完成:

(1)如果這個質數恰等於n,則說明分解質因數的過程已經結束,打印出即可。

(2)如果n>k,但n能被k整除,則應打印出k的值,並用n除以k的商作為新的正整數n,重複執行第一步。

(3)如果n不能被k整除,則用k+1作為k的值,重複執行第一步。

計算方法

短除法

求最大公因數的一種方法,也可用來求最小公倍數。

求幾個數最大公因數的方法,開始時用觀察比較的方法,即:先把每個數的因數找出來,然後再找出公因數,最後在公因數中找出最大公因數。

例1、求12與18的最大公因數。

12的因數有:1、2、3、4、6、12 。

18的因數有:1、2、3、6、9、18。

12與18的公因數有:1、2、3、6。

12與18的最大公因數是6。

這種方法對求兩個以上數的最大公因數,特別是數目較大的數,顯然是不方便的。於是又採用了給每個數分別分解質因數的方法。

12=2×2×3

18=2×3×3

12與18都可以分成幾種形式不同的乘積,但分成質因數連乘積就只有以上一種,而且不能再分解了。所分出的質因數無疑都能整除原數,因此這些質因數也都是原數的約數。從分解的結果看,12與18都有公約數2和3,而它們的乘積2×3=6,就是 12與18的最大公約數。

採用分解質因數的方法,也是採用短除的形式,只不過是分別短除,然後再找公約數和最大公約數。如果把這兩個數合在一起短除,則更容易找出公約數和最大公約數。

從短除中不難看出,12與18都有公約數2和3,它們的乘積2×3=6就是12與18的最大公約數。與前邊分別分解質因數相比較,可以發現:不僅結果相同,而且短除法豎式左邊就是這兩個數的公共質因數,而兩個數的最大公約數,就是這兩個數的公共質因數的連乘積。

實際應用中,是把需要計算的兩個或多個數放置在一起,進行短除。

在計算多個數的最小公倍數時,對其中任意兩個數存在的約數都要算出,其它無此約數的數則原樣落下。最後把所有約數和最終剩下無法約分的數連乘即得到最小公倍數。

只含有1個質因數的數一定是虧數。

參考來源

  1. 質因數,高三網 ,