定义一个正整数 为“超级合数”,当且仅当 是合数,且 与 都是质数。对于 的所有偶数 ,学生小明声称:“所有的偶数 都是超级合数,因为夹在两个奇数之间的偶数必然是合数,而相邻的两个奇数必然都是质数。”
请评价小明的说法。若不正确,请举出一个反例,并结合“为什么 既不是质数也不是合数”来解释你的反例为何使小明的说法失效。
完整解法
1. 对小明的说法作出明确评价
小明的说法是不正确的。
2. 在指定范围内构造反例证明小明的结论不成立
在 的偶数中,取 :
- 是偶数且是合数;
- , 是质数;
- ,,正因数有 ,故 是合数而非质数。
因此 不满足“ 与 都是质数”的条件,即 不是超级合数。这说明“所有的偶数 都是超级合数”不成立。
3. 结合“1既不是质数也不是合数”的原理解释小明逻辑失效的原因
根据定义,质数是大于 且恰好有两个不同正因数( 和自身)的正整数;合数是大于 且除了 和自身还有其他正因数的正整数。
数字 只有 个正因数,因此 既不是质数也不是合数。这表明“奇数”与“质数”是不同的概念,奇数不一定会是质数。
在反例 中,相邻的奇数 除了 和 外还有因数 (正因数个数大于 ),因此 是合数。小明错误地假定“相邻的两个奇数必然都是质数”,混淆了奇数与质数的定义,导致其推理失效。
答案
小明的说法是不正确的。
反例: 取偶数 (满足 )。此时 (是质数),但 (是合数,不是质数),因此 不是超级合数。
解释: 质数的定义是“大于 且只有 和它本身两个正因数的正整数”。数字 只有 个正因数(即它自己),不满足质数有且仅有 个不同正因数的定义,因此 既不是质数也不是合数。这说明“奇数并不天然等于质数”。类似地,奇数 除了 和 外还有因数 (正因数个数超过 个),所以 是合数。小明断言“相邻的两个奇数必然都是质数”混淆了“奇数”与“质数”的概念,因此其说法失效。
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