有理數(shù)及其運算

在這一單元,我們學(xué)習(xí)了有理數(shù),我們大體可以把它分為三類,第一類是正數(shù),第二類是負數(shù),而最后一類最獨特的就是零,它既不屬于正數(shù),也不屬于負數(shù)。那有理數(shù)中間有哪些重要的部分呢?有理數(shù)可以怎樣運算呢?

首先我們要知道有理數(shù)為什么要誕生?這還得從很久很久以前說起。在很早的時候,我們的祖先就已經(jīng)知道用數(shù)表示現(xiàn)實生活中的問題。比如打了一只獵物,就放一根小棒,在收獲一只,就再放一根。而負數(shù)的誕生是因為有收入就會有支出,只用正數(shù)是不夠的。如果吃掉一只就斜著放一根,從這里我們也可以看出負數(shù)和減法的關(guān)系,如果被減數(shù)為0,那就是負數(shù),如果被減數(shù)是正數(shù),那就是減法。而在發(fā)明負數(shù)之后,我們也發(fā)現(xiàn)了很多有意思的量,比如相反數(shù),負負得正這些觀念,我們會在文章后面探究。有理數(shù)分為正數(shù),負數(shù)和0這三類。比如正數(shù)中的3,它有確切的數(shù)值,比1增加了2比4減少了1。而和他相反的,是無理數(shù)。比如π,它無法作比較,我們更不知道它的盡頭在哪里。這就被我們稱為無理數(shù)。

而和有理數(shù)有關(guān)的還有絕對值和相反數(shù)。絕對值就是在數(shù)軸中與原點之間的距離,被稱為絕對值。而在所有數(shù)中,絕對值最小的數(shù)就是0,它和原點的距離就是0。比如數(shù)軸中的原點為0,而我們現(xiàn)在所在的點是3,那3到0這段距離就被稱為3的絕對值,-3的絕對值和3的絕對值是一樣的,而我們寫做|3|。絕對值一定是非負數(shù),距離不能表現(xiàn)為負數(shù)。相反數(shù)的定義就更加簡單,它的意思就是在數(shù)軸上與它相對的數(shù)。數(shù)軸左側(cè)的3,它的相反數(shù)就是數(shù)軸右側(cè)的3。而當我們知道了絕對值和相反數(shù),能運用它們干什么呢?

可以用來比大小。分為正數(shù)比大小,和負數(shù)比大小。正數(shù)和負數(shù)比大小的時候,正數(shù)一定大于負數(shù),因為在數(shù)軸上,規(guī)定的就是數(shù)越往右邊越大,而正數(shù)就是在右邊。負數(shù)和負數(shù)比大小,絕對值越小的越大,因為絕對值越小也就意味著離右邊越近,越往右邊數(shù)越大。正數(shù)和正數(shù)比大小,絕對值越大的越大。

也可以用來運算。先說我們最熟悉的加減法,在有理數(shù)的運算中,我們可以把加法和減法看成一種運算方法。為什么要這樣呢?因為加法有交換律和結(jié)合律,會更方便我們運算,如:-5-3-2=5+(-3)+(-2),而減法并沒有這樣的運算定律。在原來我們就學(xué)過加減互逆,而這個時候,我們就可以把減一個正數(shù)變成加上一個負數(shù),那這是怎樣的一個原理呢?我們可以在數(shù)軸上進行演示,如下圖:

在圖上,我們可以發(fā)現(xiàn),不管是減37還是加負37,在數(shù)軸上跳的位置都是一樣的,都是向左跳37,跳到負37的位置。其實這個原理也非常簡單,負37其實可以看做0-37,比如3-37,我們就是把3作為原點。而我們對負數(shù)的定義就是把0作為原點,然后-37。而我們從這里也可以聯(lián)想到前面,-37和+(-37),可以看做是0-37,和0+(-37)加減可以互逆,那么計算起來就會更簡單,具體的法則如下:

1.正數(shù)加負數(shù):如果正數(shù)的絕對值更大,那么結(jié)果的符號為正。如果負數(shù)的絕對值更大,那么結(jié)果的符號等于負號。如圖:

因為如果正數(shù)的絕對值更大,就會往右邊跳的更多,絕對值小的跳不回來。而負數(shù)的絕對值更大,就會往左邊跳的更多,絕對值小的跳不回來,而往哪邊跳的更多,自然就是哪個數(shù)。(正數(shù)負數(shù))。


2.正數(shù)加正數(shù):(這個我們在原來已經(jīng)學(xué)習(xí)過了,在這里就不講了。)

說完了正數(shù)加正數(shù),那負數(shù)加負數(shù)呢?

3.負數(shù)加負數(shù):負數(shù)加負數(shù)一定等于負數(shù)。首先加一個負數(shù)就已經(jīng)在零的左邊,而再加一個負數(shù),就是又向左邊跳了一些,具體的得數(shù)就是兩個負數(shù)的絕對值相加,因為在0的左邊,所以在前面加一個負號。

而減法在這里,我們可以把它算成加法(在前面講過了),也可以用它本身的運算法則。

1.正數(shù)減負數(shù):正數(shù)減負數(shù)等于加一個正數(shù)。因為負負得正,這個原理就和我們照鏡子一樣。在平常,我們減一個正數(shù)就是向數(shù)軸的左邊跳一個數(shù)值,而減一個負數(shù)正好相反,就是從0開始,向數(shù)軸的右邊加一個數(shù)值。

2.負數(shù)減負數(shù):負數(shù)減負數(shù),我們也可以把它算成負數(shù)加正數(shù)。因為在前面講過的負負得正。這樣就跟加法是一樣的,如果被減數(shù)的絕對值大于減數(shù),結(jié)果得負。如果減數(shù)的絕對值大于被減數(shù),結(jié)果得正。

負數(shù)減正數(shù):負數(shù)減正數(shù)一定等于負數(shù),如下圖:

首先向數(shù)軸左邊跳一個負數(shù),然后減正數(shù),就是在跳到原來負數(shù)的基礎(chǔ)上,再向左邊跳正數(shù)的格數(shù)。

正數(shù)減正數(shù):如果正數(shù)減的這個正數(shù)的絕對值大于被減數(shù),那么結(jié)果等于負數(shù),如果小于則反之。

下面我們說乘除法,其實,乘除法我們也可以把除法變成乘法,在學(xué)分數(shù)乘法的時候,我們學(xué)過一個分數(shù),除以一個數(shù),就是乘這個數(shù)的倒數(shù),所以我們也可以把除法化成乘法。運算法則如下:

1.負數(shù)乘負數(shù):負數(shù)乘負數(shù)等于正數(shù),因為負負得正,如3乘-2,可以解釋為3個-2相乘。而-3乘-2,則解釋為-3個-2相乘,在數(shù)軸上就是3個2相乘,-3的負號就可以和-2的負號消掉。在后面我們也會經(jīng)常用到這個規(guī)律。

2.負數(shù)乘正數(shù):負數(shù)乘正數(shù),其實我們可以這樣理解,比如說-7×6,我們可以把它看成6個-7相加,6個-7相加就是向數(shù)軸左邊跳7格,跳6個這樣的,等于-42。

而下面的就是除法,其實除法并沒有什么好說的,只要把它轉(zhuǎn)化為乘法之后,就可以跟乘法相同的運算。

由此我也發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律,當我們在后面碰到混合運算的時候,可以把式子中的兩個負號互相抵消,這個結(jié)論我們是站在負負得正的基礎(chǔ)上。如果負號是奇數(shù)個,那么這個式子的結(jié)果就是負數(shù)。如果負號是偶數(shù)個,那這個式子的結(jié)果就是正數(shù)。不管怎樣抵消,最后都剩一個負號。而偶數(shù)個負號剛好抵消完,就是一個正數(shù)。

之前我們學(xué)習(xí)了四則運算,分別 是加減乘除,而在學(xué)有理數(shù)的運算這一單元中,我們又新接觸了一種運算,叫做乘方,比如二的三次方,就是2乘2乘2,乘三次。而在乘方中,每一部分都有他自己的名字,如下圖:

這個算式是2的3次方,最后的結(jié)果是8,而上面的小3是指數(shù),下面的2是指數(shù)

而當我們讀的時候,也可以把它讀作,幾的幾次方,或幾的幾次冪。乘方運算是比原來的四則運算更加高級的運算,雖然說本質(zhì)和乘法運算是一樣的,但是形式和寫法都不一樣,所以他就擁有一個新名字叫做乘方運算。而在乘方運算中。我們也可以運用前面發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,負數(shù)的奇次方相乘,這個數(shù)就還是負數(shù),負數(shù)的偶次方相乘,這個數(shù)就是正數(shù),這樣會好算很多。那么,乘方真正的用處到底在哪里呢?

我們可以用科學(xué)計數(shù)法來表示大數(shù),之所以要用科學(xué)記數(shù)法表示是因為這樣表示會更簡便,在不管是讀和寫的領(lǐng)域都是一樣的。這也是運用乘方的原理??茖W(xué)計數(shù)法規(guī)定,前面的數(shù)要大于1小于10,而為什么要大于1小于10呢?因為這樣就可以固定在一個范圍內(nèi),否則有無數(shù)種表示方法。后面乘的數(shù)要是10的n次方。到底是幾次方呢?就要看后面有幾個零,比如有3個0就是3次方,還要看小數(shù)點的移動位數(shù),向前移動一位就是多一次方,向右就是少一次。如下圖:

而在未來,我們也許會學(xué)習(xí)開跟,拓展更多的關(guān)于乘方的內(nèi)容,敬請期待

其實在之前我們一直學(xué)習(xí)的都是有理數(shù),現(xiàn)在不過是把它擴展到了負數(shù)的領(lǐng)域,又增加了一個新的乘方運算。有理數(shù)的運算在生活中是非常常用的,一定要理解并且熟練的運用哦

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