話說在前頭,這篇文章對你怎麼找因數倍數、怎樣快速地計算短除法,最大公因數跟最小公倍數怎麼算,都沒什麼關係。
純粹是在孩子問我什麼是因數時,想到很美的一種比喻。
我們知道因數跟倍數有互相對應的關係,也大概能從「因數分解」裡看見「分解」兩個字,所以因數應該跟「分解」有關係,所以是什麼關係?
給一個中文字--「想」,這個字有什麼樣的性質?
我們可以用其他字來解釋它,例如:「思考」、「渴望」;
也可以來看看它的筆劃數:13劃;
也可以看它是由哪些字組成的:「木」、「目」、「心」。
我們可以用不同的角度來看一個中文字,在查字典或上網搜尋的時候,我們也可以依照「意思」來找,或依照筆劃數來找,或者字典上常有的「部首」來查這個字,這些東西都是這個字某部分的性質。
如果我們夠無聊的話,也可以觀察到其他性質,例如「有幾個夾角?」、「發音幾聲?」、「詞性是?」……
中文字有各種性質,同樣地,數字也有各種性質,例如「8」
圖形上來看,它上下對稱;
以數量的角度來看,用O來計數會是:「OOOOOOOO」
也可以看到它是只有個位數;
它也是一個偶數;
最後,就是這篇文章要講的,8=2x2x2,它可以用3個2經由乘法組成。
所謂的因數倍數,可以說是我們看待數字的「某種角度」,若要與中文字做個類比的話,這個角度就像是中文字的分解/組成吧。
以剛才的「想」為例,我可以將它分解成「木」、「目」、「心」,分解出來的這三個字,都是「想」的"因數"。
當然「想」也可以用不同的方式分解,變成「相」跟「心」,我們就能看見,「相」也是組成「想」的一部份,也是「想」的"因數"。
從這個角度來發想,
「想」跟「愛」的"公因數"有什麼呢?有「心」;
「林」跟「森」的"公因數"有「林」;
「兩」跟「車」的"公倍數"有什麼呢?有「輛」;
「估」跟「固」的"公倍數"有「個」。
"公因數"是什麼?就是兩個字共同有的東西;而"公倍數"就是一個新的字或詞,它裡面有原本的兩個字。
在中文字裡,我們的分解組成是直覺的,把一個字拆成很多個字,或把很多個字合在一起變成一個字。
在數字裡,我們又要怎麼分解組成呢?就是用「乘法」。
你或許會問,為什麼不用「每位數分別是多少」來分解就好了呢?當然要怎麼分都可以,只是那樣分有沒有趣?有沒有用?
只分成「每位數分別是多少」就像是用筆劃數來論中文字,或許查字典時很快,但我們能從筆劃數得知的資訊不多。
想起中文字的「部首」了嗎?一個字的部首或多或少跟字本身的意思有關;同樣地,你可以這麼想,對於一個正整數來說,它的因數是跟它的性質非常有關的。
舉例來說,
如果一個數字有2這個因數,那麼它是偶數;
如果一個數字有10這個因數,那麼它的個位數是0;
如果一個數字有3跟5這兩個因數,那麼它可以被15整除;
你甚至不需要知道這個數字是什麼,只要稍微了解它的一些因數,就能從這個部份去掌握到原本數字一部份的性質。
所以當我們寫:
12=2x2x3
18=2x3x3時,
它們的公因數是它們共同有的部分,2、3,還有2x3,而2x3是它們的最大公因數。
它們的公倍數是它們有的綜合,公倍數裡面既要有2x2x3,也要有2x3x3,合在一起就是2x2x3x3,而這是它們的最小公倍數。
這裡有幾個問題:
「為什麼要限定於正整數呢?我用乘法隨意的分解不好嗎,例如12=24x0.5」
想想中文字的分解,一個分解要有意思,才是一個好的分解。
如果我把「想」這個字,分解成:「十八口一一、、ㄩ,」這樣的分解能看出什麼東西嗎?
在中文字的分解時,我們把分解的方式侷限了,這才讓我們的分解有意思,我們可以看到「心」跟「想」是有關聯的。
或是誇張一點,我把一筆劃分成10次畫完,分解出來就有10劃,這樣分解可以無窮無盡地分下去,而且似乎不能看出什麼。
我們分解時還是希望能看出一些模式,分出一些造型、特定的字;
數字也是,如果接受分解成任意的小數的話,那就像是把一筆劃分成10劃,看不出什麼了。
「如果這麼說的話,那什麼字不能再分解?分到什麼程度才一定要停?」
以中文字的角度來講,我們可能會認為有「連接」的筆劃不能分開各自形成獨立的字。
所以「口」、「木」、「目」,就不能再分解了。
而且不能分解成沒有意思的字,例如「心」的筆劃雖然沒有連在一起,但再分解就不成一個字了,所以「心」也不能分解。
以中文字的角度來討論,可能會有一些困境(但我這裡提的當然都是簡單的例子);
但以數學來講,何謂「不能分解」?那就是「質數」。質數不能再寫成兩個大於1的正整數相乘,所以它們不能再分解。
所以也可以說「口」、「目」、「心」這些中文字,是中文字裡的"質數",而所有的中文字要不然自身是"質數"(不能再分解),要不然是可以分解成許多"質數"。
想想看我們怎麼造字的,就是把一些字組合或混合在一起,基本的單位就是"質數"。
在想因數倍數的數學問題時,有時候也是在「造字」:「我要一個2的倍數,它還要有7這個因數,所以我最少要找的數是……」
期望這篇文章能帶給你一種新的角度,跳脫純粹的計算、應用問題,而是從一種「美」的角度來看待數字因數倍數的性質,它就是數字用乘法角度來看的「分解/組成」。
就像分解出中文字的部首,能感覺到字的含意那樣;這樣因數倍數的分解方式,也能捕捉到數字有的一些性質。