“不!”王有道说,“例如25是6的4倍多1,35是6的6倍少1,都不是质数。”
“这就对了!”马先生说,“所以你刚才用不是2和3的倍数来判定一个数是质数,是不精密的。”
“马先生!”我的疑问始终不能解释,趁他没有说下去,我便问:“由作图的方法,怎样可以判定一个数是不是质数呢?”
“这是应当有的问题,刚才,画的线都是表示质数的倍数的,你们会想到,这不能用来判定质数。但是若果从画图的过程看,就可明白了。首先画的是表示2的倍数的线OA,由它,你们可以看出哪些数不是质数?”
“4、6、8……一切偶数。”我答道。
“接着画表示3的倍数的线OB呢?”
“6、9、12……”一个同学说。
“4既不是质数,上面一个是5,第三就画表示5的倍数的线OC。”这一来又得出它的倍数10、15等等。再依次上去,6已是合数,所以只好画表示7的倍数的线OD。接着,8、9、10都是合数,只好画表示11的倍数的线OE。照这样做下去,把合数渐渐地淘汰了去,所画的线所表示的不是全都是质数的倍数吗?——这个图,我们无妨叫它质数图。”
“我还是不明白,用这张质数图怎样判定一个数是否是质数。”我跟着发问。
“这真叫作百尺竿头,只差一步了!”马先生很诚恳地说,“你试举一个合数与一个质数出来。”
“15与37。”
“从15横看过去,有些什么数的倍数?”
“3的和5的。”
“从37横着看过去呢?”
“没有!”我已懂得了。在质数图上,由一个数横看过去,若有别的数的倍数,它自然是合数;一个也没有的时候,它就是质数。不只这样,例如15,还可知道它的质因数是3和5。最简单的,6含的质因数是2和3。马先生还说,用这个质数图来把一个合数分成质因数,也是容易的。这法则是如此:
例一:将35分成质因数的积。
由35横看到D得它的质因数有一个是7,往下看是5,它已是质数,所以
35=7×5
本来,若是这图的右边没有截去,7和5都可由图上直接看出来的。
例二:将12分成质因数的积。
由12横看得Q,表示3的4倍。4还是合数,由4横看得R,表示2的2倍,2已是质数,所以
12=3×2×2=3×22
关于质数图的作法,以及用它来判定一个数是否是质数,用它来将一个合数析成质因数的积,我们都已明白了。马先生提出求最大公因数的问题。前面所说过的既已明了,这自然是迎刃而解的了。
例三:求12、18和24的最大公因数。
从质数图上,——如图77——我们可以看出24、18和12都有因数2、3和6。它们都是24、18、12的公因数,而6就是所求的最大公因数。
“假如不用质数图,怎样由画图法找这最大公因数?”马先生问王有道。他一面思索,一面用手指在桌上画来画去,后来他这样回答:
“把最小一个数以下的质数找出来,再画出表示这些质数的倍数的线。由这些线上,就可看出各数所含的公共质因数。它们的乘积,就是所求的最大公因数。”
例四:求6、10和15的最小公倍数。
依照前面各题的解法,本题是再容易没有了。OA,OB,OC相应地各表示6、10和15的倍数。A,B和C同在30的一条横线上,30便是所求的最小公倍数。
例五:某数,三个三个地数,剩一个;五个五个地数,剩两个;七个七个地数,也剩一个,求某数。
马先生写好了这个题,叫我们讨论画图的方法。自然,这不是很难的,经过一番讨论,我们就得出图79来。1A,2B,1C各线分别表出3的倍数多1,5的倍数多2,7的倍数多1来。而这三条线都经过22的线上,22即是所求的。——马先生说,这是最小的一个,加上3、5、7的公倍数,都合题。——不是吗?22正是3的7倍多1,5的4倍多2,7的3倍多1。
“你们由画图的方法,总算把解答求出来了,但是怎样算法呢?”马先生这一问,却把我们难住了。最先有的人说是求它们的最小公倍数,这当然不对,3、5、7的最小公倍数是105呀!后来又有人说,从它们的最小公倍数中减去3除所余1,也有人说减去5除所余的2,自然都不是。从图上仔细去看,也毫无结果。最终只好去求教马先生了。他见大家都束手无策,便开口道: