数と式・整数

【倍数判定法一覧】
2~11の倍数の見分け方と証明をわかりやすく解説

「この数は3の倍数?」「11の倍数かどうか、割り算をせずに調べたい」

そんなときに役立つのが、倍数判定法です。

例えば、各桁の数字を足した結果が3の倍数であれば、元の数も3の倍数であると判定できます。

しかし、「なぜ各桁の数字を足すだけで判定できるの?」と疑問に思ったことはありませんか?

本記事では、2~11の倍数判定法を一覧表にまとめ、それぞれの見分け方を具体例とともに解説します。

さらに、判定法がなぜ成立するのかについても、数式の途中をできるだけ省略せずに証明します。

まずは、倍数判定法の一覧から確認していきましょう。

倍数判定法一覧【2~11の倍数の見分け方】

倍数見分け方・判定方法
2の倍数一の位が0・2・4・6・8である
3の倍数各桁の数字の和が3の倍数である
4の倍数下2桁でできる数が4の倍数である
5の倍数一の位が0または5である
6の倍数2の倍数かつ3の倍数である
7の倍数右から3桁ずつ区切り、交互に足し引きした結果が7の倍数である
8の倍数下3桁でできる数が8の倍数である
9の倍数各桁の数字の和が9の倍数である
10の倍数一の位が0である
11の倍数各桁の数字を交互に足し引きした結果が11の倍数である

一覧表を見れば倍数かどうかを調べられますが、なぜこの方法で判定できるのでしょうか?

ここからは、それぞれの判定法を具体例と証明を交えて解説します。


2の倍数の見分け方と証明

2の倍数判定法

一の位が0・2・4・6・8であれば、その数は2の倍数です。

(例1) 124は一の位が4(偶数)なので2の倍数です。
(例2) 135は一の位が5(奇数)なので2の倍数ではありません。

なぜ一の位だけで判定できるのか?

任意の正の整数は、十の位以上の部分を表す整数を \(a\)、一の位の数字を \(b\) とすると、次のように表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10a+b
\end{eqnarray}

ここで、\(10a\) は必ず2の倍数です。

したがって、元の数が2の倍数かどうかは、残った一の位の数字 \(b\) が2の倍数かどうかだけで決まります。

一の位の数字のうち2の倍数は、0・2・4・6・8です。

よって、2の倍数判定法が成立します。


3の倍数の見分け方と証明

3の倍数判定法

各桁の数字をすべて足し、その和が3の倍数であれば、元の数も3の倍数です。

(例1) 2157 は、2+1+5+7=15 であり、15は3の倍数であるため、2157 も 3 の倍数である。
(例2) 111111111 は、1+1+1+1+1+1+1+1+1=9 であり、9は3の倍数であるため、111111111 は 3 の倍数である。

なぜ各桁の数字の和で判定できるのか?

5桁の整数を例に考えます。

各桁の数字を左から \(a, b, c, d, e\) とすると、この整数は次のように表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e
\end{eqnarray}

ここで、10000・1000・100・10を、それぞれ「3の倍数+1」の形に変形します。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000&=&3 \times 3333+1 \\
\displaystyle 1000&=&3 \times 333+1 \\
\displaystyle 100&=&3 \times 33+1 \\
\displaystyle 10&=&3 \times 3+1
\end{eqnarray}

これらを元の整数に代入して整理すると、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e=\color{red}{\underset{①}{\underline{\color{black}{3(3333a+333b+33c+3d)}}}}+\color{red}{\underset{②}{\underline{\color{black}{a+b+c+d+e}}}}
\end{eqnarray}

右辺の第一項(項①)は必ず3の倍数です。

そのため、元の整数が3の倍数であることと、各桁の数字の和 \(a+b+c+d+e\) (項②)が3の倍数であることは同値です。

今回は5桁で説明しましたが、桁数が増えても各位の \(10^n\) は「3の倍数+1」と表せるため、同じ考え方が使えます。


4の倍数の見分け方と証明

4の倍数判定法

下2桁でできる数が4の倍数であれば、元の数も4の倍数です。

(例1) 934572 は、下2桁の数字が"72"です。72は4の倍数であるため、934572 も 4 の倍数です。
(例2) 111114 は、下2桁の数字が"14"です。14は4の倍数ではないため、111114 も 4 の倍数ではありません。

なぜ下2桁だけで判定できるのか?

5桁の整数を例に考えます。

各桁の数字を左から \(a, b, c, d, e\) とすると、この整数は次のように表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e
\end{eqnarray}

ここで、10000・1000・100はそれぞれ4の倍数であるため、以下の形に変形できます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e=\color{red}{\underset{①}{\underline{\color{black}{4(2500a+250b+25c)}}}}+\color{red}{\underset{②}{\underline{\color{black}{10d+e}}}}
\end{eqnarray}

右辺の第一項(項①)は必ず4の倍数です。

そのため、元の整数が4の倍数であることと、下2桁でできる数 \(10d+e\) (項②)が4の倍数であることは同値です。

今回は5桁で説明しましたが、桁数が増えても同じ考え方が使えます。


5の倍数の見分け方と証明

5の倍数判定法

一の位が0または5であれば、その数は5の倍数です。

(例1) 125 は、下1桁の数字が"5"であるため、125 は 5 の倍数です。
(例2) 123 は、下1桁の数字が"3"であるため、123 は 5 の倍数ではありません。

なぜ一の位だけで判定できるのか?

任意の正の整数は、十の位以上の部分を表す整数を \(a\)、一の位の数字を \(b\) とすると、次のように表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10a+b
\end{eqnarray}

ここで、\(10a\) は必ず5の倍数です。

一の位の数字のうち、5の倍数は"0"と"5"です。

よって、5の倍数判定法が成立します。


6の倍数の見分け方と証明

6の倍数判定法

2の倍数かつ3の倍数であれば、その数は6の倍数です。

(例) 234 は、下1桁の数字が"2"であるため2の倍数です。また、2+3+4=9であり、"9"は3の倍数であるため、234も3の倍数です。したがって、234は6の倍数です。

なぜ2と3の両方で判定できるのか?

6は、2と3の積で表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 6=2\times3
\end{eqnarray}

2と3は互いに素なので、ある整数が2と3の両方で割り切れるなら、6でも割り切れます。

逆に、6の倍数は必ず2の倍数でも3の倍数でもあります。

したがって、「2の倍数かつ3の倍数」であることが、6の倍数の必要十分条件です。


7の倍数の見分け方と証明

7の倍数判定法

一の位から左に向かって3桁ずつ区切り、区切った数を右から交互に足し引きします。その結果が7の倍数であれば、元の数も7の倍数です。

例えば、14,159,264が7の倍数かどうか調べてみましょう。

右から3桁ずつ区切ると、

14|159|264

となります。

これらを右から交互に足し引きすると、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 264-159+14=119
\end{eqnarray}

119は7の倍数なので、14,159,264も7の倍数です。

なぜ3桁ずつ区切って判定できるのか?

ここでは、桁数にかかわらず成立することを説明します。

例えば、3桁ずつ区切った整数を右から \(A,B,C\) とすると、元の整数は、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000000C+1000B+A
\end{eqnarray}

と表せます。

ここで、1000は

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000=7\times143-1
\end{eqnarray}

が成り立ちます。

つまり、1000に1を加えた数である1001は、7の倍数であることがわかります。

また、1000000は

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000000&=&1000^2 \\
\displaystyle &=&(7\times143-1)^2 \\
\displaystyle &=&(7\times143)^2-2(7\times143)+1
\end{eqnarray}

なので、1000000から1を引いた数である999999は7の倍数であることがわかります。

以上を踏まえ、元の整数を以下のように変形すると、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000000C+1000B+A=(1000000-1)C+(1000+1)B+(A-B+C)
\end{eqnarray}

ここで、\(1000000−1=999999\) と \(1000+1=1001\) は、どちらも7の倍数です。

そのため、元の整数が7の倍数かどうかは、

\begin{eqnarray}
\displaystyle A-B+C
\end{eqnarray}

が7の倍数かどうかだけで決まります。

また、3桁のまとまりがさらに増えた場合でも、1000の累乗は「7の倍数+1」と「7の倍数−1」の形が交互に現れます。

そのため、桁数が増えても、3桁ずつ区切った数を右から交互に足し引きすることで、7の倍数かどうかを判定できます。


8の倍数の見分け方と証明

8の倍数判定法

下3桁でできる数が8の倍数であれば、元の数も8の倍数です。

(例1) 934872 は、下3桁の数字が"872"です。872は8の倍数であるため、934872 も 8 の倍数です。
(例2) 111114 は、下3桁の数字が"114"です。114は8の倍数ではないため、111114 は 8 の倍数ではありません。

なぜ下3桁だけで判定できるのか?

任意の整数を、下3桁より上の部分を表す整数 \(a\) と、下3桁でできる数 \(b\) を使って表すと、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000a+b
\end{eqnarray}

となります。

ここで、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1000a=8\times125a
\end{eqnarray}

なので、\(1000a\) は必ず8の倍数です。

したがって、元の数が8の倍数であることと、下3桁でできる数 \(b\) が8の倍数であることは同値です。

下3桁が「000」の場合も、0は8の倍数なので判定法に当てはまります。


9の倍数の見分け方と証明

9の倍数判定法

各桁の数字をすべて足し、その和が9の倍数であれば、元の数も9の倍数です。

(例) 21573 は、2+1+5+7+3=18 であり、18は9の倍数です。よって、元の数である21573 も 9 の倍数です。

なぜ各桁の数字の和で判定できるのか?

5桁の整数を例に考えます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e
\end{eqnarray}

各位の係数を「9の倍数+1」に変形すると、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000&=&9 \times 1111+1 \\
\displaystyle 1000&=&9 \times 111+1 \\
\displaystyle 100&=&9 \times 11+1 \\
\displaystyle 10&=&9 \times 1+1
\end{eqnarray}

したがって、元の整数は、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e=9(1111a+111b+11c+d)+(a+b+c+d+e)
\end{eqnarray}

と変形できます。

右辺の第1項は必ず9の倍数です。

そのため、元の整数が9の倍数であることと、各桁の数字の和が9の倍数であることは同値です。

この考え方は、桁数が増えても同じように成立します。


10の倍数の見分け方と証明

10の倍数判定法

一の位が0であれば、その数は10の倍数です。

(例) 120や3450は10の倍数ですが、123は10の倍数ではありません。

なぜ一の位だけで判定できるのか?

任意の整数を、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10a+b
\end{eqnarray}

と表します。

\(10a\) は必ず10の倍数なので、元の数が10の倍数かどうかは、一の位の数字 \(b\) だけで決まります。

一の位の数字で10の倍数になるのは0だけです。

よって、10の倍数判定法が成立します。


11の倍数の見分け方と証明

11の倍数判定法

各桁の数字を一の位から交互に足し引きし、その結果が11の倍数であれば、元の数も11の倍数です。

(例) 4,537,951 が11の倍数かどうか調べてみましょう。

  一の位から順番に交互に足し引きすると、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 1-5+9-7+3-5+4=0
\end{eqnarray}

  0は11の倍数なので、4,537,951も11の倍数です。

   ※ 計算結果が負の数になった場合も、その数が11で割り切れるかどうかで判定できます。

なぜ各桁を交互に足し引きするのか?

まず、10は次のように表せます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10=11-1
\end{eqnarray}

つまり、10は「11の倍数から1を引いた数」になっています。

さらに、100、1000、10000についても、次のように「11の倍数に1を足した数」または「11の倍数から1を引いた数」として表すことができます。

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10&=&11-1 \\
\displaystyle 100&=&99+1 \\
\displaystyle 1000&=&1001-1 \\
\displaystyle 10000&=&9999+1
\end{eqnarray}

ここで、11、99、1001、9999はいずれも11の倍数です。

つまり、10、100、1000、10000……は、「11の倍数−1」と「11の倍数+1」が交互に現れるという特徴があります。

この性質を使って、5桁の整数

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e
\end{eqnarray}

について考えてみましょう。

先ほど確認した関係を使うと、

\begin{eqnarray}
\displaystyle 10000a+1000b+100c+10d+e&=&(9999+1)a+(1001-1)b+(99+1)c+(11-1)d+e \\
\displaystyle &=&\color{red}{\underset{11の倍数}{\underline{\color{black}{9999}}}}a+\color{red}{\underset{11の倍数}{\underline{\color{black}{1001}}}}b+\color{red}{\underset{11の倍数}{\underline{\color{black}{99}}}}c+\color{red}{\underset{11の倍数}{\underline{\color{black}{11}}}}d+(\color{red}{\underset{①}{\underline{\color{black}{a-b+c-d+e}}}})
\end{eqnarray}

となるため、元の整数が11の倍数かどうかは、項①が11の倍数かどうかで判断できます。

つまり、各桁の数字を交互に足し引きした結果が11の倍数であれば、元の数も11の倍数になるというわけです。

また、桁数が増えても、10、100、1000、10000……は「11の倍数−1」と「11の倍数+1」が交互に現れます。

そのため、この判定方法は桁数が増えた場合でも同じように利用できます。


まとめ

本記事では、2~11の倍数判定法について、見分け方とその理由を解説しました。

特に覚えておきたいのは、次の関係です。

  • 3・9の倍数: 各桁の数字の和で判定する。
  • 4・8の倍数: 下2桁・下3桁で判定する。
  • 7・11の倍数: 数字を区切ったり、交互に足し引きしたりして判定する。

倍数判定法が成立する背景には、10進法の性質があります。

例えば、10の累乗は「3の倍数+1」「9の倍数+1」の形で表すことができます。また、11の場合は「11の倍数+1」と「11の倍数−1」の形が交互に現れます。

この仕組みを理解すれば、判定法を丸暗記するだけでなく、「なぜその方法で判定できるのか」を自分で説明できるようになります。

整数問題を解く際には、ぜひ今回紹介した判定法を活用してみてください。

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