嘿,各位,有没有觉得有些数字特别有意思?就像这个1320,瞧着不大不小,可当有人问,“哎,你知道几乘几乘几等于1320吗?”脑子里是不是立刻开始转了?这问题,看着像个小学三四年级的算术题,但真要掰开了揉碎了讲,里面门道可不少,而且解法远不止一种。对我来说,琢磨这种数字问题,就像拆解一个老物件儿,一层一层剥开,看看它骨子里到底是怎么构成的。
要搞清楚几乘几乘几等于1320,咱们手里得有个趁手的工具。这工具是啥?在数学里,面对一个合数(就是除了1和它本身还能被别的数整除的数),最厉害的“开锁密码”就是——质因数分解。没错,就是把这个数拆解成一堆不能再拆的“小砖块”——质数。
来,咱们一起动手,把1320这个数“大卸八块”。
1320,末尾是0,那肯定能被10整除,对吧?1320 ÷ 10 = 132。
10是个合数,拆开是 2 × 5。
好,现在看132。132是个偶数,除以2:132 ÷ 2 = 66。
66还是偶数,再除以2:66 ÷ 2 = 33。
33,这个数熟啊,33 = 3 × 11。
3、11都是质数了,不能再分了。
那么,把所有这些“小砖块”拼起来,1320 = 2 × 5 (从10来) × 2 × 2 × 3 × 11。
整理一下,1320 = 2³ × 3 × 5 × 11。
看清楚了?1320这个数,骨子里就是由三个2、一个3、一个5、一个11这六个质因数构成的。它们是构成1320的全部“原子”,就像乐高积木一样,只能用这些,一个不多,一个不少。
现在问题来了,我们要找的是三个数相乘等于1320。这三个数,肯定就是拿这六个质因数,分到三个“篮子”里,每个篮子里的质因数乘起来,就是我们要找的一个因数。比如,把 {2, 5} 放一个篮子, {11} 放一个篮子, {2, 2, 3} 放一个篮子。第一个篮子乘起来是 2×5=10,第二个是11,第三个是 2×2×3=12。瞧,10 × 11 × 12 = 1320! 这就是咱们最常见、也可能最先想到的一个解。是不是有点像搭积木?你手里有各种形状的小积木,要把它们分给三个人,每个人搭一块,最后看看他们的作品加在一起是不是你想要的。
但问题没这么简单,怎么分这六个质因数 {2, 2, 2, 3, 5, 11} 给三个数呢?分法可多了去了!这六个质因数,每个都得用上,不能漏掉,也不能重复用。咱们来试试其他的组合方式。
把三个2,一个3,一个5,一个11,分给数 A,数 B,数 C。
刚才的例子是 A={2,5}, B={11}, C={2,2,3},结果是 A=10, B=11, C=12。
换个分法试试:
A={2,2,2} (就是8), B={3,5} (就是15), C={11} (就是11)。
那么 A×B×C = 8 × 15 × 11。算算看,8 × 15 = 120, 120 × 11 = 1320。 bingo! 8, 15, 11,这是另一组解!
再来:
A={2,2} (就是4), B={3,5} (就是15), C={2,11} (就是22)。
A×B×C = 4 × 15 × 22。 4 × 15 = 60, 60 × 22 = 1320。 瞧,4, 15, 22,又是一组解!
你看,关键就在于怎么把 {2, 2, 2, 3, 5, 11} 这堆质因数合理地分到三个“包袱”里,每个包袱里的质因数乘起来就是一个因数。
咱们可以系统点想。三个2怎么分?
* 可以三个2放一起 (2^3=8),剩下的 {3,5,11} 分给另外两个数。比如 {3} 和 {5,11} (55)。那就是 8, 3, 55。 8 × 3 × 55 = 24 × 55 = 1320。
* 可以两个2放一起 (2^2=4),一个2单独。剩下的 {3,5,11} 分给剩下的两个数,再把那个单独的2跟其中一个合并。比如 {3,5} (15) 和 {11} (11),再把那个单独的2给11,变成22。那就是 4, 15, 22。
* 可以一个2放一起,一个2放一起,一个2放一起。剩下的 {3,5,11} 再分配。比如 2, 2, 2。把 {3,5,11} 分成三份?不可能,因为只剩三个质因数了。所以每个2旁边还得搭上别的质因数。比如 2×3=6, 2×5=10, 2×11=22。 6×10×22 = 60×22 = 1320。哦等等,这个组合 {2,3}, {2,5}, {2,11} 里,用了三个2,一个3,一个5,一个11。完美匹配!所以 6, 10, 22 也是一组解!
还有其他组合吗?当然有!
比如把3和5绑一起变成15,那剩下的 {2,2,2,11} 要分成两份搭给15。比如搭给15一个11,变成15×11=165。剩下的 {2,2,2} (8) 就是第三个数。所以 15, 165, 8 也是一组解 (15×8×11 = 120×11 = 1320)。
或者把11给15,变成165,剩下的 {2,2,2} (8) 分成两个数?比如 4和2。那就是 165, 4, 2。 165 × 4 × 2 = 165 × 8 = 1320。 这也是一组!
再比如,把3和11绑一起变成33。剩下的 {2,2,2,5} 分给两个数。比如把5搭给33,变成33×5=165。剩下的 {2,2,2} (8) 就是第三个数。咦,这又回到了 165, 5, 8 的组合,只是顺序变了。
那把 {2,2,2,5} 分成两个数,比如 {2,5} (10) 和 {2,2} (4)。那就是 33, 10, 4。 33 × 10 × 4 = 330 × 4 = 1320。 33, 10, 4 也是一组!
光是正整数解,如果考虑顺序不同算不同解,那可不少。我们上面列举了一些,比如:
10, 11, 12 (以及它们的任意排列组合)
8, 15, 11 (以及它们的任意排列组合)
4, 15, 22 (以及它们的任意排列组合)
6, 10, 22 (以及它们的任意排列组合)
5, 24, 11 (5, 24=2^33, 11)
3, 40, 11 (3, 40=2^35, 11)
2, 30, 22 (2, 30=235, 22=211) – 这个不对,23022 = 6022 = 1320。哦,这是上面 6,10,22 的变体 (23, 25, 2*11)。
再试试别的组合 {2,2,2,3,5,11}:
A={2,3,5} (30), B={2,2} (4), C={11} (11)。 30 × 4 × 11 = 120 × 11 = 1320。 所以 30, 4, 11 也是一组。
A={2,3,11} (66), B={2,2} (4), C={5} (5)。 66 × 4 × 5 = 264 × 5 = 1320。 66, 4, 5 也是一组。
A={2,5,11} (110), B={2,2} (4), C={3} (3)。 110 × 4 × 3 = 440 × 3 = 1320。 110, 4, 3 也是一组。
看到没?关键就是把 {2, 2, 2, 3, 5, 11} 这六个质因数分成三堆,每堆的乘积就是一个因数。只要保证每堆至少有一个质因数(不然就是一个因数是1,比如 1 × A × B = 1320,那 A × B = 1320,变成找两个数了,虽然也符合“几乘几乘几”,比如 1 × 1 × 1320,或者 1 × 2 × 660 等等,但通常问这种问题是想找大于1的整数解)。
如果允许因数是1,那解就更多了。比如:
1 × 1 × 1320
1 × 2 × 660
1 × 3 × 440
1 × 4 × 330
… 1 × (任意1320的因数A) × (1320/A) … 这种形式的解就有很多。
如果允许负整数呢?那解的数量就爆炸了!
比如,咱们找到的一组正整数解是 10, 11, 12。
那 (-10) × (-11) × 12 = 110 × 12 = 1320。 这也是一组解!
或者 (-10) × 11 × (-12) = (-110) × (-12) = 1320。 也是一组!
或者 10 × (-11) × (-12) = 10 × 132 = 1320。 还是组解!
但注意了, (-10) × (-11) × (-12) = (-110) × (-12) = -1320。 奇数个负数乘起来是负的。所以,要得到1320(正数),三个数里要么都是正数,要么有两个负数一个正数。
这意味着,对于任意一组正整数解 (a, b, c) 使得 a * b * c = 1320,我们都可以构造出三组负整数解:(-a, -b, c), (-a, b, -c), (a, -b, -c)。
如果放开了说,允许非整数呢?那解简直是无穷无尽了。比如 2.5 × 4 × 132。或者 π × (1320 / (4π)) × 4。随便抓两个数,只要它们乘积不等于1320,1320除以它们的乘积就是第三个数。只是通常问这种问题,大家默认是在整数范围内讨论,尤其是正整数。
所以,当有人问你几乘几乘几等于1320时,你可以先给个最经典的答案:10, 11, 12。然后你可以显摆一下你的数学功底,告诉他们,这道题的关键在于质因数分解,1320分解出来是 2³ × 3 × 5 × 11。所有由三个大于1的正整数相乘等于1320的解,都可以看作是把 {2, 2, 2, 3, 5, 11} 这六个质因数分成不包含1的三个集合,再把每个集合里的数乘起来得到的。
比如,我们上面找的一些不包含1的正整数因数组合(不考虑顺序):
{10, 11, 12} ( {2,5}, {11}, {2,2,3} )
{8, 15, 11} ( {2,2,2}, {3,5}, {11} )
{4, 15, 22} ( {2,2}, {3,5}, {2,11} )
{6, 10, 22} ( {2,3}, {2,5}, {2,11} )
{5, 24, 11} ( {5}, {2,2,2,3}, {11} )
{3, 40, 11} ( {3}, {2,2,2,5}, {11} )
{4, 30, 11} – 不对,43011 = 12011=1320,这个是 {2,2}, {2,3,5}, {11},和 {4, 30, 11} 吻合。
{4, 6, 55} ( {2,2}, {2,3}, {5,11} ) – 4655 = 2455 = 1320。 也是一组!
{2, 12, 55} ( {2}, {2,2,3}, {5,11} ) – 21255 = 2455 = 1320。 也是一组!
{2, 20, 33} ( {2}, {2,2,5}, {3,11} ) – 22033 = 4033 = 1320。 也是一组!
{2, 6, 110} ( {2}, {2,3}, {2,5,11} ) – 26110 = 12110 = 1320。 也是一组!
{2, 15, 44} ( {2}, {3,5}, {2,2,11} ) – 21544 = 3044 = 1320。 也是一组!
{3, 5, 88} ( {3}, {5}, {2,2,2,11} ) – 3588 = 1588 = 1320。 也是一组!
{3, 8, 55} ( {3}, {2,2,2}, {5,11} ) – 3855 = 2455 = 1320。 也是一组!
{5, 6, 44} ( {5}, {2,3}, {2,2,11} ) – 5644 = 3044 = 1320。 也是一组!
{5, 8, 33} ( {5}, {2,2,2}, {3,11} ) – 5833 = 4033 = 1320。 也是一组!
{6, 8, 27.5} – 这个不行,要整数。
{6, 8, 22} – 不对,6822 = 48*22 = 1056。
看来,最靠谱的还是从质因数出发,系统地分。有多少种把 {2, 2, 2, 3, 5, 11} 这六个质因数分到三个非空的集合里的方法(集合里的数乘起来作为因数,集合顺序不重要,但集合内部元素的乘积顺序不重要),就有多少组本质不同的正整数解。这背后其实是一个组合数学的问题。
总结一下,解决几乘几乘几等于1320这类问题,第一步永远是质因数分解。它是地基,是密码本。然后,就是玩转这些质因数,像搭乐高一样,把它们分给你要找的几个数。分法不同,得到的因数组合就不同,解也就不同。从最简单的正整数解开始,到包含1的解,再到负整数解,一步步拓展,你会发现数字的世界远比想象中要丰富有趣。下次遇到类似问题,别慌,先掏出质因数分解这把“万能钥匙”试试看吧!