數學的奧義:從鋪磁磚到密碼學
揭開「最大公因數」與「最小公倍數」的秘密,為什麼電腦算得比你快?
1 生活中的數學謎題:兩個經典場景
數學不是只有紙上的 x 和 y,它是解決現實結構問題的鑰匙。讓我們透過兩個例子,看看 GCD 與 LCM 如何幫我們省錢省時。
完美的浴室地板
情境:浴室長 320cm、寬 180cm,要鋪正方形磁磚且不切割,最大能用多大的磁磚?
👉 選 20x20cm 的磁磚,剛好鋪滿不浪費。
公車總會相遇
情境:A 車每 12 分鐘一班,B 車每 18 分鐘一班。現在同時發車,下次同時發車是何時?
👉 36 分鐘後,兩車會再次相遇。
2 電腦怎麼算?揭密「輾轉相除法」
當數字變大時(例如 123456 和 789012),傳統的短除法會非常困難。這時,電腦科學家會使用西元前 300 年發明的歐幾里得演算法 (Euclidean Algorithm),核心邏輯是:「用大數減小數(或取餘數),直到整除為止」。
// 計算 GCD(320, 180) 的過程
1. 320 ÷ 180 = 1 ... 餘 140
2. 180 ÷ 140 = 1 ... 餘 40 // 拿上一輪的除數除以餘數
3. 140 ÷ 40 = 3 ... 餘 20
4. 40 ÷ 20 = 2 ... 餘 0 // 整除了!
=> 最大公因數是 20
* 這就是為什麼本站工具能秒解超大數字的原因,我們不需要去「猜」質數。
3 哪種方法最適合你?計算方式大對決
| 方法 | 運作原理 | 適合對象 |
|---|---|---|
| 短除法 | 找出共同的質因數 | 國中小學生、考試手算 |
| 輾轉相除法 | 連續除法取餘數 | 電腦程式、大數字運算 |
| 列舉法 | 列出所有因數/倍數 | 初學者觀念建立 |
4 數學小百科:名詞懶人包
除了 1 和它自己以外,無法被其他整數整除的數。例如:2, 3, 5, 7, 11。
除了 1 和自己以外,還有其他因數的數。例如:4, 6, 8, 9, 10。
兩個數的最大公因數為 1。注意:互質的兩個數不一定要是質數(例如 8 和 9 互質)。
作業卡關還是裝潢算不出來?交給電腦來幫你!