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輸入計算

數學公式

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結果

Prime Factorization of 10:
  • 2
  • 5
10 = 2 × 5

什麼是質因數分解計算機?

質因數分解計算機能把任何正整數拆解成相乘後等於它的那些質數。所謂質數,是指大於 1、除了 1 和它本身之外沒有其他因數的整數(例如 2、3、5、7、11 等等)。根據「算術基本定理」,每個大於 1 的整數都只有唯一一組質因數組合。這個工具會替你找出這組唯一的質因數,並以清楚的指數形式呈現。

使用方法

只有一個輸入欄位:輸入一個正整數。填入任何大於 1 的整數後送出,計算機便會回傳:

  • 完整的質因數清單(含重複出現的,例如 2、2、3)。
  • 每個質數出現的次數。
  • 以指數整理過的算式字串,例如 2² × 3

若你輸入 1(或留空),結果會是空白,因為 1 沒有任何質因數。

公式與運算原理

計算機採用試除法。每個大於 1 的整數都可以寫成質數的乘積:

$$\text{N} = p_1^{a_1} \times p_2^{a_2} \times \cdots \times p_k^{a_k}$$

它從最小的質數 2 開始,只要能整除就持續用每個候選因數 i 去除這個數,並在每次整除時把 i 記錄為一個因數。它只需要測試到目前數值平方根為止的除數(迴圈條件為 \(i \times i \le n\)),因此運算速度很快。當迴圈結束後若還剩下大於 1 的數,那個剩餘值本身就是質數,會被加進清單中。最後再把重複出現的因數歸併,組成指數表示法。

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把一個數分解為質因數的因數樹
因數樹將一個數逐步分解為它的質因數。

實例演算

假設你輸入 360

  • \(360 \div 2 = 180\),\(\div 2 = 90\),\(\div 2 = 45\) → 三個 2。
  • \(45 \div 3 = 15\),\(\div 3 = 5\) → 兩個 3。
  • 5 本身是質數,留到最後 → 一個 5。

質因數為:2、2、2、3、3、5。出現次數:2 出現 3 次,3 出現 2 次,5 出現 1 次。算式字串為 2³ × 3² × 5。乘回去驗算: $$8 \times 9 \times 5 = 360$$ ✓

用短除法反覆相除求質因數
短除法不斷用最小的質數去除。

常見問題

如果我輸入的是質數會怎樣?結果就是這個數本身,因為質數無法再被拆解——例如輸入 17,就會回傳「17」。

它能分解很大的數字嗎?可以,只要落在 64 位元整數的範圍內都行。由於只需測試到平方根為止的除數,即使是很大的數值也能迅速算出結果,除非這個數恰好是兩個極大質數的乘積。

質因數分解有什麼用?它是求最大公因數與最小公倍數、化簡分數的關鍵工具,同時也是現代密碼學的基礎。

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