最小公倍数计算器
结果
最小公倍数
- 前四个公倍数
- 180, 360, 540, 720
最小公倍数是一组数都能整除的那个最小的数。12、18、30 的最小公倍数是 180:180 是 15 个 12、10 个 18、6 个 30,而没有比 180 更小的数能同时被这三个数整除。这一页还把前四个公倍数一起印出来,理由是单看一个「最小」太难验:180 确实被这三个数整除,但它是不是最小的,得看到 180、360、540、720 依次排开、中间没有跳过一个更小的公倍数才说得清。算它有三条路。一条是把每个数的倍数列出来,取第一组都出现的那个——参考表走的就是这条,它最好懂也最慢。一条是质因数分解:把每个数拆成质数,凡是出现过的质数都要保留,而且取它在各个数里指数最大的那一次——12 是 2² × 3,18 是 2 × 3²,30 是 2 × 3 × 5,要凑齐的是 2²、3² 与 5,也就是 4 × 9 × 5 = 180。注意这与最大公因数恰好相反:那个取的是公共质数里指数最小的,这个取的是出现过的每个质数里指数最大的。中文教材把这条竖着写成短除法,两者是同一件事,横竖不同而已。第三条是先约掉最大公因数再乘:两个数的最小公倍数乘以它们的最大公因数等于这两个数的乘积,4 与 6 的乘积是 24、最大公因数是 2,所以答案是 12。这条捷径只对两个数精确,三个以上就失效了——页面对多个数是一次折叠两个,所以十个数的答案也是对的。互质的数是最省事的情况:7、11、13 两两没有公共质数,什么都约不掉,答案就是它们的乘积 1001。这个数在通分时用得上:1/12 与 1/18 必须先都写成 36 分之几才能相加,而 36 正是它们的最小公倍数。
4、6、8 的倍数并排——答案就是三列里第一次同时出现的那个数
| n | 4 × n | 6 × n | 8 × n |
|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 6 | 8 |
| 2 | 8 | 12 | 16 |
| 3 | 12 | 18 | 24 |
| 4 | 16 | 24 | 32 |
| 5 | 20 | 30 | 40 |
| 6 | 24 | 36 | 48 |
| 7 | 28 | 42 | 56 |
| 8 | 32 | 48 | 64 |
横着读每一行,答案是右边三格第一次相同的那个:4 × 6、6 × 4 与 8 × 3 都是 24,所以 4、6、8 的最小公倍数是 24。这样读出来的过程本身就是方法,这也是为什么这张表是一架梯子而不是一个结果。注意三列第一次一致的行号并不相同——24 是 4 的第 6 个倍数、6 的第 4 个、8 的第 3 个——所以表必须一直往下建到某个数在每一列里都出现为止,而不是建固定的行数。还要注意它前面没有哪一行是三列一致的:12 出现在 4 与 6 下面,16 出现在 4 与 8 下面,两个都是死路。这一点值得记住,因为公倍数很容易凑出来,而「最小」才是真正被问的那个。表固定在 4、6、8 上,不跟着你填的数走;它到第八行为止,因为 24 在那之前就已经到了。
公式
12 = 2² × 3,18 = 2 × 3²,30 = 2 × 3 × 5 ⇒ 最小公倍数 = 2² × 3² × 5 = 180,前四个公倍数是 180、360、540、720
- 12、18、30
- 要算的几个数,2 到 10 个,每个都是 1 到 1000000 之间的整数。空格、逗号、分号都能当分隔符,12 18 30 与 12, 18, 30 是同一份输入。0、负数与小数一律拒绝:公倍数是一句计数的话,列表里的每个数都得有公倍数
- 2² × 3² × 5
- 需要的质数,每个都取它在整组数里出现过的最高次幂:2² 来自 12,3² 来自 18,5 来自 30。取最高次幂而不是最低次幂,正是这一页与最大公因数那一页的分界,也是为什么答案总不会小于输入里最大的那个数
- 180
- 答案,也就是第一个公倍数。它能被列表里每个数整除,而没有比它更小的数能做到——「最小」这两个字的全部内容就在这里
- 180、360、540、720
- 前四个公倍数,印出来是为了让答案可核对:它们是答案的 1、2、3、4 倍,相邻两个之间隔着的就是答案本身。假如存在更小的公倍数,它只能落在 180 以下,而这串数说明公倍数就是从 180 开始的
- lcm(a, b, c) = lcm(lcm(a, b), c)
- 三个以上怎么处理:一次两个,把已经算出来的结果拿去和下一个数再折叠一次。这与最大公因数那一页的折叠是同一套,也是这一页不用上面那条乘除捷径的原因——那条捷径只对两个数精确
- 1000000000000
- 答案的上界,不是输入的上界。十个六位数能算出一个远远越过机器精确整数范围的答案,而那种答案印出来看起来完全正常。越过这条线时页面宁可拒绝,也不印一个只是接近的数
通分是公倍数最实际的用途。1/12 与 1/18 原样相加不了,两个都得改写成 36 分之几,而 36 就是它们的最小公倍数——任何公倍数都能用,取最小的那个是为了让数字尽量小,这也是教材先教它的原因。分数和的父母亲就是这个数,本仓库的最小公分母页算的是同一件事,只是输入换成了分数。课堂之外最常见的版本是周期对齐:每 12 天一次和每 18 天一次的两件事,36 天之后再次撞在一起;三个循环的灯要一起亮,靠的是三个数的公倍数。齿轮也一模一样,啮合的花样在两个齿轮都转过整数圈之后重复。做题时最小公倍数是被直接问的那个量,而参考表就是标准过程:把每个数的倍数列出来,直到某一列第一次出现在每一列里。两个数互质时最省事——答案就是它们的乘积,认出这种情况可以完全不动笔。
算例
12、18、30 的最小公倍数
- 12 的倍数:12、24、36、48、60、72、84、96、108、120……180
- 18 的倍数:18、36、54、72、90、108、126、144、162、180
- 30 的倍数:30、60、90、120、150、180
- 第一组在三个列表里都出现的是 180
- 用质因数分解核对:12 给 2²,18 给 3²,30 给 5,4 × 9 × 5 还是 180
默认值。注意 36 同时是 12 与 18 的倍数但不是 30 的倍数,60 同时是 12 与 30 的倍数但不是 18 的倍数——答案要满足列表里的每一个数,不是满足其中多数。两条路给出的结果一致,而列倍数会很长的时候用分解那条。
两个数:4 与 6
- 4 的倍数:4、8、12、16、20、24
- 6 的倍数:6、12、18、24
- 第一个共同出现的是 12
- 用乘积规则核对:4 × 6 = 24,4 与 6 的最大公因数是 2,24 ÷ 2 = 12
两个数是乘积规则唯一成立的场合,而这个核对值得手做一次,因为它能说明规则为什么到第三个数就失效:4、6、9 三个数乘起来是 216,而答案是 36,只拿 4 与 6 的最大公因数去除是补不回来的。页面一次折叠两个数,所以不会被这件事绊倒。
互质的一组数:7、11、13
- 7、11、13 都是质数,两两之间没有公共因数
- 乘积里什么都约不掉,所以最小公倍数就是 7 × 11 × 13
- 7 × 11 = 77,77 × 13 = 1001
- 前四个公倍数每次加 1001
没有公共质数时答案就是乘积,这也是答案唯一会这么大的情况。1001 因为另一件事被记住——它分解成 7 × 11 × 13,这正是「三位数循环写两遍能被 1001 整除」那条速算技巧的来历。页面处理它的方式与其他输入没有区别。
其中一个数整除其他数:6、8、12
- 12 是 6 的倍数,所以 6 提出的要求 12 已经全包含了
- 8 的倍数:8、16、24
- 12 的倍数:12、24
- 第一个共同出现的是 24,答案并不等于输入里最大的那个数
答案不一定是输入里的某个数,这与最大公因数那一页恰好相反——那一页的答案永远是最小的那个输入的因数。这里 24 比列表里的每个数都大,因为公倍数得是被它们整除的那个数。把 6 去掉什么都不变:12 已经带上了 6 要求的全部质数,折叠之后答案照旧。
局限
每个数都必须是 1 到 1000000 之间的整数,而且要有 2 到 10 个。输入的限制在这里,但真正咬人的限制在答案上:最小公倍数必须不超过 1000000000000,而十个大数会在输入范围还远没用完的时候就越过它。越过之后页面宁可拒绝也不印答案,因为那么大的整数已经没法精确表示,回来会是一个看起来普普通通的结果。0 与负数都被拒绝:「任何整数都是 0 的倍数」不是一句有用的话,而最小公倍数是定义在正整数上的。小数与分数一律拒绝而不是四舍五入,理由与公因数那一页相同。分隔符可以用空格、逗号或分号,也可以混着用。重复写同一个数不影响结果;一个数整除同组的另一个数时,它只是多余的。下面那张参考表固定在 4、6、8 上,不跟着你填的数走——面板回答你填的数,表格展示的是答案怎么读出来。答案永远精确,从不四舍五入。
常见问题
- 最小公倍数怎么手算?
- 把每个数的倍数列出来,直到某个数在每一列里都出现。12、18、30 的结果是 180:它是 12 的第 15 个倍数、18 的第 10 个、30 的第 6 个。更快的是质因数分解:凡是列表里出现过的质数都保留,每个取指数最大的那一次,这三个数要的是 2²、3² 与 5,乘起来是 180。两条路本页上面的算例都写了。
- 最小公倍数和最大公因数有什么区别?
- 最大公因数是能整除所有输入的最大那个数,最小公倍数是所有输入都能整除的最小那个数。公因数不会超过输入里最小的那个数,公倍数不会小于输入里最大的那个数。用质因数分解来说,区别只有一个字:公因数取公共质数里指数最小的那一次,公倍数取出现过的每个质数里指数最大的那一次。
- 能不能直接把它们乘起来?
- 乘起来得到的是一个公倍数,但通常不是最小的那个。两个数时有一条精确的规则:乘积等于最小公倍数乘以最大公因数。4 与 6 的乘积是 24、最大公因数是 2,所以答案是 12。三个数以上这条规则不成立,这也是页面不用它、而是一次折叠两个数的原因。
- 为什么答案太大时页面会拒绝?
- 因为机器超过一定大小之后就不再精确地表示整数了,那样大的答案回来时会被取整,而它看起来与一个正常结果没有区别。输入每个数上限是 1000000,但答案可以远远超过它——十个六位数乘起来是极大的数——所以页面在答案上也拦一道,宁可拒绝也不印一个只是接近的数。
- 两个互质的数的最小公倍数是多少?
- 它们的乘积,因为什么都约不掉:7 与 11 互质,最小公倍数就是 77。互质意味着两个数没有任何公共质数,所以列表里每个质数的最高次幂就是它本身。相邻的两个整数一定互质,一个质数与任何不是它倍数的数也一定互质。
- 最小公倍数用在哪儿?
- 分数相加或比较需要通分,而最小的那个公分母就是这个数——1/12 与 1/18 都改写成 36 分之几。课堂之外,凡是按两个周期重复的事情,都会在它们的最小公倍数之后重新对齐:每 12 天与每 18 天一次的两件事,36 天之后重合;齿轮的啮合花样也在两个齿数的公倍数之后重现。
参考资料
- Least common multiple — the definition, the highest-power rule for prime factorizations, and the relation to the greatest common divisor — Wolfram MathWorld (United States)
- Multiple — what it means for one number to be a multiple of another, and the smallest number that is a multiple of two given ones — Wolfram MathWorld (United States)
- Least common multiple of 1 through n — the sequence 1, 2, 6, 12, 60, 60, 420, … that shows how fast the answer grows as a list gets longer, catalogued as OEIS A003418 — OEIS Foundation Inc. (United States)
- 教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准(2022 年版)的通知——该通知的附件清单第 5 项是《义务教育数学课程标准(2022 年版)》;公倍数与最小公倍数是该课标数与代数领域的内容,原文与学段要求以该附件为准 — 中华人民共和国教育部