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趣味探究:妙法求“最大公因数”,比书上难一点,你敢挑战吗?(适合5-6年级)

 缪不可言行知录 2020-07-19

【题记】

宝石虽落在泥土里,仍是宝石,砂粒虽被吹到天空中,还是砂粒。——莎士比亚
不是有水的地方就有青蛙,但是青蛙叫的地方必定有水。——歌德

【配合教材】
本探究配合“因数与倍数”。通过本探究能够帮助学生巩固所学知识,激发学生数学学习的兴趣,让学生学会举一反三,培养学生思维的严密性和开放性,增强学生数学学习的信心,拓展学生数学学习的视野。
【基本探究】
同学们,我们在日常学习中,求的最大公因数一般都比较小,我们可以通过口算、短除法等来求出最大公因数。但是中国和西方的古代数学中,已有人有许多高人懂得更妙的求最大公因数的方法,今天我们就一起来见识一下吧。
这两种妙法分别叫“更相减损法”和“辗转相除法”。
一、更相减损法
更相减损法:也叫更相减损术,是出自《九章算术》的一种求最大公因数的算法,它原本是为约分而设计的,但它适用于任何需要求最大公因数的场合。

《九章算术》是中国古代的数学专著,其中的“更相减损术”可以用来求两个数的最大公因数,即“可半者半之,不可半者,副置分母、子之数,以少减多,更相减损,求其等也。以等数约之。”

翻译成现代语言如下:
第一步:任意给定两个正整数;判断它们是否都是偶数。若是,则用2约简;若不是则执行第二步。
第二步:以较大的数减较小的数,接着把所得的差与较小的数比较,并以大数减小数。继续这个操作,直到所得的减数和差相等为止。
则第一步中约掉的若干个2与第二步中等数的乘积就是所求的最大公因数。
其中所说的“等数”,就是最大公因数。求“等数”的办法是“更相减损”法。所以更相减损法也叫等值算法。
说了半天,同学们可能听得云里雾里吧,还是举个例子来说吧。
比如,用“更相减损术”求9863的最大公因数,我们可以这样进行——
由于63不是偶数,把9863以大数减小数,并辗转相减:98-63=3563-35=2835-28=728-7=2121-7=1414-7=7,所以,9863的最大公因数等于7
这个过程还可以简单的写为:
9863=3563=3528=728=721=714=77=7.

二、辗转相除法
“辗转相除法”是求两个自然数的最大公因数的一种方法,也叫欧几里德算法,它是由欧几里德在公元前300年左右首先提出的
“辗转相除法”求几个数的最大公因数,可以先求出其中任意两个数的最大公因数,再求这个最大公因数与第三个数的最大公因数,依次求下去,直到最后一个数为止。最后所得的那个最大公因数,就是所有这些数的最大公因数。
我们也来举个例子。比如,求319377的最大公因数。注意求最大公因数也可以简写成:(319377=?过程如下——
319÷377=0(余319),∴(319377=377319);
377÷319=1(余58),∴(377319=31958);
319÷58=5(余29),∴ (31958=5829);
58÷29=2(余0),∴ (5829= 29
∴ (319377=29
【指点迷津】
更相减损术与辗转相除法的区别在哪里呢?
首先,它们都是求最大公因数的方法,计算上辗转相除法以除法为主,更相减损术以减法为主,计算次数上辗转相除法计算次数相对较少,特别当两个数字大小区别较大时计算次数的区别较明显。
其次,从结果体现形式来看,辗转相除法体现结果是以相除余数为0则得到,而更相减损术则以减数与差相等而得到。
【探究进阶】
1.请同学们试着用“更相减损术”求260104的最大公因数。
2.请同学们试着用“辗转相除法”求82516105的最大公因数。
【参考答案】
1.由于260104均为偶数,首先用2约简得到13052,再用2约简得到6526。此时65是奇数而26不是奇数,故把6526辗转相减:65-26=3939-26=1326-13=13,所以260104的最大公因数等于13乘以第一步中约掉的两个2,即13×2×2=52。这个过程可以简单地写为:(260104(/2/2) =>6526=3926=1326=1313=1313×2×2=52
2.因为82516105×12146,所以82516105的最大公因数也必是2146的因数,同样61052146的公因数也必是8251的因数,所以82516105的最大公因数也是61052146的最大公因数。于是有:61052146×2181321461813×13331813333×5148333148×23714837×40,所以37就是82516105的最大公因数。

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