昨天马先生结束了四则问题以后,曾经叫我们复习关于质数、最大公因数和最小公倍数的问题。夜晚很好,天气不十分热,我取了《开明算术教本》上册,阅读关于这些事项的第七章。从前学习它的时候,是否感到困难,印象已很模糊了。现在要说“一点困难没有”,我不敢这样自信。不过,像从前遇见四则问题那样地“丈二和尚”摸不着头脑,确实没有。也许其中的难点,我不曾发觉吧!怀着这样的心情,今天,到课堂去听马先生的讲。
“我叫你们复习的,都复习过了吗?”马先生一走上讲台就问。
“复习过了!”两三个人齐声回答。
“那么,有什么问题?”
各人都是瞠起两眼,望着马先生,没有一个问题提出来。马先生在这静默中,看了全体一遍:
“学算学的人,大半在这一部分不会感到什么困难的,大约你们也不会有什么问题了。”
我不曾发觉什么困难,照这样说,自然是由于这部分材料,比较容易的缘故。心里这么一想,就期待着马先生的下文。
“既然大家都没有问题,我且提出一个来问你们:这部分材料,我们也用得着画图来处理它吗?”
“那似乎可以不必了!”周学敏回答。
“似乎?可以就可以,不必就不必,何必‘似乎’!”马先生笑着说。
“不必!”周学敏斩钉截铁地说。
“问题不在‘必’和‘不必’。既有了这样一种法门,正可拿它来试试,看变得出什么花样锦来,不是也有趣吗?”马先生说完,停了一停,再问:
“这一部分所处理的材料,是些什么?”
当然,这是谁也回答得上来的,大家抢着说:
“找质数。”
“分质因数。”
“求最大公因数和最小公倍数。”
“归根结底,不过是判定质数和计算倍数与因数,——这只是一种关系的两面,12是6、4、3、2的倍数;反过来看,6、4、3、2便是12的因数了。”马先生这样结束了大家的话,而掉转话头:
“闲言少说,言归正传。你们将横线每一大段当1表示倍数,纵线每一小段当1表示数目,画表示2的倍数和3的倍数的两条线。”
这只是“定倍数”的问题,已没有一个人不会画了。马先生在黑板上也画了一个——图75。
“从这图上,可以看出些什么来?”马先生问。
“2的倍数是2、4、6、8、10、12。”我答。
“3的倍数是3、6、9、12、15、18。”周学敏答。
“还有呢?”
“5、7、11、13、17都是质数。”王有道答。
“怎么看出来的?”
这几个数都是质数,我原是晓得的,但由图上,怎样看得出来,我却茫然。马先生的这么一追问,真是“实获我心”了。
“OA和OB两条线都没有经过它们,所以它们既不是2的倍数,也不是3的倍数……”王有道说到这里,突然停住了。
“怎样?”马先生问道。
“它们总是质数呀!”王有道很不自然地说。这一来大家都已觉到,这里面一定有了漏洞,王有道大约已明白了。不期然而然地,一齐笑起来。笑,我也是跟着笑的,不过我并不曾将这漏洞觉到。
“这没有什么可笑。”马先生很郑重地说,“王有道,你回答的时候也有点迟疑了,为什么呢?”
“由图上看来,它们都不是2和3的倍数,而且我知道它们都是质数,所以我那样说。但突然想到,25既不是2和3的倍数,也不是质数,便疑惑起来了。”王有道这么一解释,我才恍然大悟,漏洞原是在这里。
马先生露出很满意的神气,接着说:
“其实这个判定法,本是对的,不过欠精密一点,你是上了图的当。假如图还画得详细些,你就不会这样说了。”马先生叫我们另画一个较详细些的图——图76——将表示2、3、5、7、11、13、17,19、23、29、31、37、41、43、47各倍数的线都画出来。(这里的图,右边截去了一部分。)不用说,这些数都是质数。由图上,50以内的合数当然很明白地可以看出来。不过,我很有点儿怀疑——马先生原来是要我们从图上找质数,既然把表示质数的倍数的线都画了出来,还用得找什么质数呢?
马先生还叫画一条表示6的倍数的线,OP。他说:“由这张图看,当然再不会说,不是2和3的倍数的,便是质数了。你们再用表示6的倍数的一条线OP作标准,仔细看一看。”
经过十来分钟的观察,我发现了:
“质数都比6的倍数差1。”
“不错,”马先生说,“但是应得补充一句——除了2和3。”这确实是我所不曾注意到的。
“为什么5以上的质数都比6的倍数差1呢?”周学敏提出了这样一个问题。
马先生叫我们回答,但没有人答得上来,他说:
“这只是事实问题,不是为什么的问题。换句话说,便是整数的性质本来如此,并不为点什么。”对于这个解释,大家都好像有点莫名其妙,没有一个人说话。马先生接着说:
“一点也不稀罕!你们想一想,随便一个数,用6去除,结果怎样?”
“有的除得尽,有的除不尽。”周学敏说。
“除得尽的就是6的倍数,当然不是质数。除不尽的呢?”
没有人回答,我也想得到有的是质数,如23;有的不是质数,如25。马先生见没有人回答,便这样说:
“你们想想看,一个数用6去除,若除不尽,它的余数是什么?”
“1,例如7。”周学敏说。
“5,例如17。”另一个同学说。
“2,例如14。”又是一个同学说。
“4,例如10。”其他两个同学同时说。
“3,例如21。”我也想到了。
“没有了。”王有道来一个结束。
“很好!”马先生说,“用6除剩2的数,有什么数可把它除尽吗?”
“2。”我想它用6除了剩2,当然是个偶数,可用2除得尽。
“那么,除了剩4的呢?”
“一样!”我很高兴地说。
“除了剩3的呢?”
“3!”周学敏很快地说。
“用6除了剩1或5的呢?”
这我也明白了。5以上的质数既不能用2和3除得尽,当然也不能用6除得尽。用6去除不是剩1便是剩5,都和6的倍数差1。
不过马先生又另外提出一个问题:
“5以上的质数都比6的倍数差1,掉转头来,可不可以这样说呢?——比6的倍数差1的都是质数?”
“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