Задачи на НОД и НОК
Вы умеете находить наибольший общий делитель и наименьшее общее кратное двух чисел. В этом уроке разберем текстовые задачи, где нужно одно из этих чисел: разрезание на равные части, наборы поровну, плитка на полу, встреча автобусов. Главное умение урока — по вопросу задачи понять, что искать: НОД или НОК.
Одни и те же числа — разные вопросы
Рассмотрим две задачи с одинаковыми числами.
Задача А. Две ленты длиной 12 м и 18 м нужно разрезать без остатка на одинаковые куски наибольшей длины. Какой длины будет кусок?
Задача Б. Автобус первого маршрута отправляется со станции каждые 12 минут, второго — каждые 18 минут. В 8:00 они отправились одновременно. Через сколько минут они снова отправятся одновременно?
Числа одни и те же, а ответы разные: в задаче А — 6 м, в задаче Б — 36 минут. Чтобы понять почему, представим каждое число полоской из клеток, как в прошлых уроках: 12 — полоска из 12 клеток, 18 — из 18 клеток.
В задаче А ищем кусок, который укладывается в каждую ленту целое число раз. Кусок в 6 м укладывается в 12 м два раза, а в 18 м — три раза. Значит, длина куска — общий делитель, а наибольший из них — $\text{НОД}(12;\,18)=6$.
В задаче Б все наоборот: ищем момент, в который укладываются оба интервала. Отметим моменты отправлений шагом 12 и шагом 18 — отметки впервые совпадут на 36: интервал 12 укладывается в 36 три раза, интервал 18 — два раза. Это общее кратное, а первое из них — $\text{НОК}(12;\,18)=36$.
Правило
Чтобы выбрать действие, спросите себя, что ищем.
- Если искомое укладывается в каждое из данных чисел (кусок, плитка, число наборов), нужен общий делитель, а при словах «наибольший», «как можно больше» — НОД. Ответ не больше меньшего из данных чисел.
- Если каждое из данных чисел укладывается в искомое (момент встречи, общее количество), нужно общее кратное, а при словах «наименьший», «впервые», «снова» — НОК. Ответ не меньше большего из данных чисел.
$$\begin{aligned}\text{НОД}(12;\,18)&=6\le 12,\\ \text{НОК}(12;\,18)&=36\ge 18\end{aligned}$$
| Слова в условии | Что ищем | Действие | Каким будет ответ |
|---|---|---|---|
| «разрезать на равные части», «разложить поровну без остатка», «наибольшая длина», «наибольшее число наборов» | часть, которая укладывается в каждое число | НОД | не больше меньшего из чисел |
| «снова вместе», «одновременно», «через сколько встретятся», «наименьшее число, которое делится» | число, в которое укладывается каждое из данных | НОК | не меньше большего из чисел |
Важно
Слова в таблице — подсказка, а не правило. Задача: «Какое наименьшее число яблок можно разложить поровну и по 4, и по 10 штук в пакет?» Здесь есть слово «поровну», но ищем число, в которое укладываются и 4, и 10. Это НОК: $\text{НОК}(4;\,10)=20$. Ответ больше обоих данных чисел — значит, действие выбрано верно.
Разделить поровну — найти общий делитель
Начнем с задач на НОД. В них что-то делят на одинаковые части так, чтобы ничего не осталось. Число частей (или размер части) должно делить каждое из данных чисел — иначе где-то будет остаток.
Задача 1
Есть 36 яблок и 48 груш. Из всех фруктов составляют одинаковые подарки. Какое наибольшее число подарков можно составить? Сколько яблок и сколько груш будет в каждом подарке?
Решение. Яблоки делятся поровну между подарками, поэтому число подарков делит 36. Так же оно делит 48. Значит, число подарков — общий делитель чисел 36 и 48, а наибольшее — их НОД.
Разложим на простые множители: $36=2^2\cdot 3^2$, $48=2^4\cdot 3$. Общие множители в наименьших степенях: $\text{НОД}(36;\,48)=2^2\cdot 3=12$.
В каждом подарке $36:12=3$ яблока и $48:12=4$ груши.
Проверка. $12\cdot 3=36$, $12\cdot 4=48$ — фрукты разложены без остатка. Ответ 12 не больше меньшего числа 36, как и положено ответу НОД-задачи.
Ответ: 12 подарков, в каждом 3 яблока и 4 груши.
Почему подарков не может быть больше? Возьмем 16 подарков: груши разложатся ($48:16=3$), а яблоки нет — 36 на 16 не делится. Общие делители 36 и 48: 1, 2, 3, 4, 6, 12 — больше 12 среди них нет.
Так же решается задача А о лентах: длина куска делит 12 и 18, наибольшая длина — $\text{НОД}(12;\,18)=6$ м. Первая лента дает $12:6=2$ куска, вторая — $18:6=3$ куска.
Встретятся снова — найти общее кратное
Вернемся к задаче Б об автобусах. Отметим на шкале времени моменты отправлений. Первый автобус уходит через 12, 24, 36, 48 минут после 8:00, второй — через 18, 36, 54 минуты. Каждый ряд отметок — это кратные своего интервала. Нужна первая отметка, общая для обоих рядов.
Задача 2
Автобусы отправляются каждые 12 минут и каждые 18 минут, в 8:00 они ушли одновременно. Когда они снова отправятся одновременно?
Решение. Момент общего отправления делится и на 12, и на 18 — это общее кратное. Первый такой момент — НОК.
$12=2^2\cdot 3$, $18=2\cdot 3^2$. Все простые множители в наибольших степенях: $\text{НОК}(12;\,18)=2^2\cdot 3^2=36$.
Проверка. $36:12=3$ — к этому моменту первый автобус сделал 3 рейса; $36:18=2$ — второй сделал 2 рейса. Ответ 36 не меньше большего числа 18.
Ответ: через 36 минут, в 8:36.
Ошибка
Как ошибаются. Иксератопс решил задачу об автобусах так: «Числа 12 и 18, значит, нужен НОД: $\text{НОД}(12;\,18)=6$. Автобусы снова уйдут вместе через 6 минут».
Проверка на числах. В 8:06 первый автобус еще не вернулся — он уходит только раз в 12 минут. Второй тоже не вернулся. На шкале времени отметки 6 нет ни в одном ряду. Ответ 6 меньше обоих интервалов, а момент встречи не может наступить раньше, чем каждый автобус сделает хотя бы один рейс.
Где ломается рассуждение. НОД — это кусок, который укладывается в 12 и в 18. А в задаче спрашивают о моменте, в который укладываются 12 и 18. Иксератопс не прочитал вопрос и выбрал действие по привычке. Ответ НОК-задачи всегда не меньше большего из данных чисел.
Плитка на полу: сначала сторона, потом количество
Задачи о плитке — это модель прямоугольника из клеток в чистом виде. Квадратная плитка должна уложиться вдоль каждой стороны пола целое число раз, иначе у стены придется резать плитку. Значит, сторона плитки делит обе стороны пола.
Задача 3
Пол размером $150\times 210$ см нужно покрыть одинаковыми квадратными плитками без обрезков. Какой наибольшей может быть сторона плитки? Сколько таких плиток понадобится?
Решение. Сторона плитки — общий делитель чисел 150 и 210, наибольшая — их НОД. $150=2\cdot 3\cdot 5^2$, $210=2\cdot 3\cdot 5\cdot 7$, $\text{НОД}(150;\,210)=2\cdot 3\cdot 5=30$ см.
Вдоль стороны 150 см укладывается $150:30=5$ плиток, вдоль стороны 210 см — $210:30=7$ плиток. Пол покрыт 5 рядами по 7 плиток: $5\cdot 7=35$.
Проверка площадью. Площадь пола $150\cdot 210=31\,500$ кв. см, площадь плитки $30\cdot 30=900$ кв. см, $31\,500:900=35$.
Ответ: сторона 30 см, 35 плиток.
Обратите внимание
Число плиток — произведение $5\cdot 7$, а не сумма $5+7=12$. Плитки лежат рядами: 5 рядов по 7 штук. Сумма $5+7$ — это лишь плитки вдоль двух стен, без середины пола.
НОД или НОК — часто только первый шаг
Вопрос задачи не всегда совпадает с НОД или НОК. Часто спрашивают, сколько получилось кусков или сколько кругов сделал бегун. Тогда НОД или НОК — первый шаг, а ответ получаем делением.
Задача 4
Две доски длиной 120 см и 168 см распилили без остатка на куски одинаковой наибольшей длины. Сколько всего получилось кусков?
Решение. Длина куска — $\text{НОД}(120;\,168)$. $120=2^3\cdot 3\cdot 5$, $168=2^3\cdot 3\cdot 7$, $\text{НОД}=2^3\cdot 3=24$ см.
Из первой доски выходит $120:24=5$ кусков, из второй — $168:24=7$ кусков. Всего $5+7=12$ кусков.
Ответ: 12 кусков.
Сравните с плиткой: там количество — произведение (ряды на столбцы), а здесь — сумма (куски из двух разных досок складываются в одну кучу). Решает не правило, а картинка: представьте, как лежат части.
Задача 5
Два велосипедиста одновременно стартовали с одного места круговой трассы. Первый проезжает круг за 30 с, второй — за 45 с. Сколько кругов проедет каждый к моменту, когда они впервые снова окажутся на старте вместе?
Решение. Момент встречи на старте делится и на 30, и на 45: $\text{НОК}(30;\,45)=2\cdot 3^2\cdot 5=90$ с.
Первый проедет $90:30=3$ круга, второй — $90:45=2$ круга.
Ответ: 3 круга и 2 круга.
Иногда в условии есть число, которое к вопросу не относится. Например, в задаче об автобусах могут сообщить, что в каждом автобусе 40 мест. На момент встречи это не влияет: в НОК идут только интервалы. Перед вычислением выпишите, какие числа описывают то, что делят или что повторяется.
Схема решения
- Прочитайте вопрос и решите, что ищем: часть, которая укладывается в данные числа, или число, в которое они укладываются.
- Выберите нужные числа и найдите НОД или НОК.
- Если спрашивают о количестве (кусков, плиток, кругов), разделите данные числа на найденный НОД или найденный НОК на данные числа.
- Проверьте: ответ НОД не больше меньшего из чисел, ответ НОК не меньше большего.
Вывод
Задачи на НОД и НОК встречаются всюду, где что-то делят без остатка или ждут, когда повторяющиеся события совпадут: раскрой ткани, укладка плитки, расписания. А в следующей теме — обыкновенных дробях — НОД понадобится для сокращения, а НОК — для общего знаменателя.
Чтобы вспомнить главное, спросите себя: что во что укладывается?
Следующий урок
Теперь можно проверить всю тему делимости: итоговый тест модуля — тест модуля «Делимость натуральных чисел».
Повторите
- НОД — наибольшее число, на которое делятся оба числа без остатка: урок про наибольший общий делитель.
- НОК — наименьшее число, которое делится на оба числа: урок про наименьшее общее кратное.
Тренажер темы
Закрепите тему на задачах: тренажер «Делимость натуральных чисел».
Часто задаваемые вопросы
Спросите, что ищем. Если ищем часть, которая без остатка укладывается в каждое из данных чисел, — это общий делитель. Обычно в задаче просят наибольшую такую часть, и тогда это НОД. Если подходит любой общий делитель, ответов может быть несколько.
Произведение тоже делится на оба числа, поэтому в этот момент автобусы действительно встретятся. Но не впервые: для 12 и 18 произведение равно 216, а встреча будет уже через 36 минут. Произведение совпадает с НОК только для взаимно простых чисел.
Да. Ответ НОД-задачи делит каждое из данных чисел и не больше меньшего из них. Ответ НОК-задачи делится на каждое из данных чисел и не меньше большего из них. Если ответ нарушает это сравнение, действие выбрано неверно.
Рассуждение то же: ищите часть, которая укладывается в каждое из трех чисел, или число, в которое укладывается каждое. НОД и НОК трех чисел находят по разложению на простые множители так же, как для двух. О разложении — в уроке «разложение на простые множители».