为什么 5 x 3 = 5 + 5 + 5 是错的?

作者: 嘿头羊 | 来源:发表于2015-10-31 19:15 被阅读12360次

    原文:Brett Berry       /    译文:藏精阁

    估计你们都看过这个好像是段子的新闻了。为什么题目里的算法是错的?这是好问题。

    5 x 3 = 5 + 5 + 5 居然不对,这看起来很荒诞,不是吗?

    可以归结为一个理由


    相等 VS 等价

    原因仅仅在于,两个相等的东西并不意味着它们是等价的。

    根据定义,相等的意思是,“在数量,大小,深度,或者价值方面一样。”而等价,则是“在价值,数量,功能,或者意义方面的对等。”

    上文中的5x3和5+5+5相等,但它们并不必然等价。等价与意义有关,它取决于乘法的意义,正如方位的指向。

    我做了件之前从未做过的事,我查阅了乘法的定义。

    "multiplication",via wikipedia

    正如我怀疑的那样,乘法中的第一个“值”是倍数,第二个“值”是被乘数。

    所以根据定义,5x3和5个3,或者那个老师标注的3+3+3+3+3是等价的。5x3和5+5+5的算术结果相等,但并不等价。因为3个5是另外一回事。

    举个例子,3组每5个为一组的香蕉跟5组3个为一组的香蕉不一样,尽管香蕉的总数一样,都是15。二者的结构不同。

    再举个例子,30 ÷ 2也等于15。但30 ÷ 2能代表乘法吗?

                          30 ÷ 2 = 15

    显然不能,它表示的含义是分割。因此,5+5+5和30 ÷ 2的算术结果相等,但二者并不等价。

    我弄清区别了,但这是不是有点过于苛刻?

    这得看情况。如果老师已经教了乘法交换律(a x b = b x a),那么这种变换就无伤大雅。

    如果老师还没有教,那么让学生继续那种想法就不太明智。

    为什么?

    一个常见现象是,对于初学者来说,在二元运算里,当不同层级的价值可以互换的时候,他们很容易产生困惑。

    我们知道以下算式并不相等:

    小孩子发现有些时候互换数值没错,有些时候却不对,这很容易让他们感到不解。通过把关注点放在这些运算的含义上,并跟上下文对应起来的手段,老师试图让学生远离这种低级错误。

    可是那个答案没错啊,为什么数值的意义稍有区别,就变得十分要紧?

    如今,对学生而言,从小就理解“结果上的相等”和“意义上的等价”的区别比过去的任何时代都更重要。因为这是计算机科学的基本概念

    在编程当中,两个东西相等或等价(同一、完全一致),二者区别很大。

    相等意味着它们的数值一样,比如5+5+5

    = 30 ÷ 2 = 15 。

    等价不仅意味着数值上的相等,还意味着它们是相同的数据类型。

    换句话说,它们表示的的同一个东西。

    基于不同的语言,看起来一样的数值和表达式并不总是同一个东西。

    比如,在JavaScript中,如果我们用操作符 == 作相等测试:

    ·“4”== 4 returns True

    因为二者都指的是数字4。但是如果我们用操作符===再来一次,结果是这样:

    ·“4”=== 4 returns False

    因为它们不是同一个元素。左边的是string字符串,而右边的是一个数字。

    (注:如果你想更深入地讨论JavaScript里的==和===,请点击此链接查看。)

    矩阵乘法该有的思维模式

    注意到了么,上面的第二个例子也被标为错误。为什么用4列6代替6列4那么重要?

    这不仅源于乘法的定义,它还教给学生图解矩阵的正确指令,即列数乘以行数。

    保持列与行的线性在矩阵乘法中相当重要。矩阵用行符列符m x n来标记。

    把矩阵乘起来,你用第一个矩阵的行数乘以第二个矩阵的列数。第一个矩阵的列数必须跟第二个矩阵的行数相等,否则,你没法将它们相乘。

    比如,我们可以用一个2 x 3 的矩阵乘以一个 3 x 4 的矩阵。然而如果我们交换指令用一个3 x 4矩阵乘以一个2 x 3 矩阵,那么就没有足够的列和行,运算就没法完成。

    学生学习正确的乘法定义和图解异常重要,之后他们就不会被搞晕了。

    我知道这令人沮丧,但是尊重那些老师吧。

    他们在孩童教育方面是合格的专家。对于学生,他们心中有着最良好的心愿。如果你感到困惑,在你抨击他们并晒到网上之前,先去问问他们为什么那么做。

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      网友评论

      • 71aaf3f3afde:扯淡,什么按照定义???
      • ef78577fd87c:并没有意义
      • Heroooooh:Medium上看过此文 感觉很有趣
      • 豆浆陈:。这个要看老师心情
      • a92a71b8805c:很有意思,也很有意义,一种思维方式
      • 唐瑾:我觉得说的很好,不需要套用计算机语言,在题目确定下来时就规定了谁是倍数,谁是被乘数,每个数字有它自己的定义,孩子们的题目也不可能永远都停留在整数上,如果乘法的作用只是让加法变得更短,那乘法就失去了意义
      • 574d1aec84b0:问题是你用的= ,并不是别的符号比如==来区分。按照楼主的逻辑,小学应用题方程都不能用=,因为意义不一样。除了哗众取宠 ,看不出楼主写这个对人类的进步有半点贡献。
      • 闫军辉:搞IT的就明白 如Python 中的==和is的区别
      • 少阁:数学的每一个数字都是有意义的,所以老师可以和学生讲清楚,不能知其然,不知所以然~
      • 南山图图:神经病
      • c7678333611c:如果 用直接定义来讲小学数学 估计老师自己都能晕 说白了就是代换 用一种简单概念的总和去代换复杂概念 (然而简单概念的总和是复杂本身吗?)就像5+5+5=15你不可能用肉眼直接看到抽象的东西 你所看到的数字和公式不过是它的变体 是把抽象具体化了的结果 你可以拿一个苹果来告诉学生这是苹果 但你没办法用肉眼看到苹果里面富含的维生素果糖和纤维 世上也没有一种叫做5+5+5=15的东西可以让你来直观描述 如果有 那人脑估计早就退化跟猴子差不多了 也就不存在什么数学家物理学家那些搞研究的了
      • c7678333611c:数学就是纯数字的运算 跟生活本来就没多大关系 就像大家都知道三角函数不能用来买菜一样一个概念
      • 神雕小虾:有没有错要看语境,看语境是因为语境就是把不足的信息补全,加上潜在的语境就没错。当小学生做的3×5=5+5+5的情境下隐含的就是判断结果是否相等,而在其它语境下可能不同。比如楼主举的香蕉的例子,你要注意它的语境是有潜在单位的个和组,5个×3组和3个×5组,如果不加单位只能说没有表达清楚或默认为求数量,加上单位就强调的分组方法,所以不要把没说出来但是很明确的语境忽略,去说他有多种意义,并没有,只有一种。
      • 沐杰:在我的印象中,小学上学的时候 两个数相乘 前面那个是被乘数 后面的是乘数。难道我记错了?
      • 8a895a14ae05:你比三张5元我。我比15张1元你。价值相同没。没有损失就行了
      • 78a6226e688c:不是程序猿这类的人,大概不理解这种严谨吧。大家不要喷作者了。
      • 844cee83892f:我怎么觉得反了呢,5×3是三个5加加,3×5才是5个3相加
      • 太阳米:为什么跟我小时候学的乘数和被乘数的概念完全颠倒了,毁三观啊!
        我什么都不知道呀:@太阳米 在中国教的定义确实是反过来的。参见百度百科
      • 雪漫城:其实更应该考虑的是为什么我们平时不怎么注意这些,觉得这玩意还用这么算,理所应当应该怎么怎么样,就像证明1+1=2,为什么要证明,我觉得深层次的意义值得思考,也不能说这样教学不对,具体怎么办谁也说着不算。
      • 013db9dc8e07:你了解得真多
      • bffa988a8768:从小培育编程思想
      • QWS:通俗来讲,
        五个三块钱一个的苹果5*3
        三个五块钱一个的苹果3*5
        是两件事哈哈哈哈
        数论基础啊啊啊啊啊,这些都放到奥数里讲吗?
        2a3f3fb5af96:@QWS 不是等价的
      • 34edc1f1e7bf:以前还真没想过这问题,中国教育不会告诉我们为什么是这样,你只要知道这样做能得分。慢慢地,孩子们就习惯了
        34edc1f1e7bf: @流年静好 哦,那很好啊。我小学老师没有告诉我5×3=5+5+5是错的,那时的我以为5个3相加跟3个5相加一样,并没有区别
        流年静好:@Lvey人穷貌丑 不会啊 我就觉得该文章勾起了我满满的小学回忆。小时候就是这么学的
      • MRT梵高的耳朵:考虑过这个问题,但文笔欠佳,看到作者的作品,不错。
      • 268ffe54ea9b:说的很有道理,给个赞
      • 16efd9f1b0f9:看不懂
      • 土汪:从Medium翻译过来的呀...有意思..原来还可以这样?那我也去翻译翻译有意思的文章好了。哈哈哈
        嘿头羊:@程序员2点零 只要不是抄袭,就是好的。
        土汪:@藏精阁 但是都不是原创内容啊...这样真的好吗...
        嘿头羊:@程序员2点零 是的。别等了,翻起来。 :smile:
      • 37f80f9b4a06:我觉得……长知识了。
      • 翟雨淋:这是个文字问题吧
      • c30cf4a6be23:其实我记得当时小学课堂上是有教这个意义的,所以老师打错号就很正常了。不过以后就没有强调过这个意义大家都忘记了罢了。
      • 339fa7911380:結果與價值不想等纔是最重要的!
      • 兰逝水:这个都是很有意义的,怎么能以无聊二字以盖之。
      • 兰逝水:记得小学二年级的时候,a x b和b x a是不一样的,除和除以也是不一样的。
      • Shashatata:写的好,角度不同,能够引发思考。
        曾四六:@Shashatata 吖吖
      • d6e83ee69161:矩阵用n x m来标记(行符为m,列符为n) ??这里说反了吧,m x n 情况下,m为行,n为列,这样才能和图片里老师给的答案对应起来。
        PS:看了原文才发现,原来基本的行(row) 列(column)根本就翻译反了!后面一段的意思完全是错的!即使是翻译,能不能走点心?翻译态度不说,翻译完后你至少看一遍思考一遍行不行?!
        嘿头羊:@可木Changer 批评的很对。感谢鞭策。
      • 冰魂不灭:都没人注意吗,这是张英语卷子,然后问你3✘5=?你回答应该是fifteen而不是15
        少阁:@冰魂不灭 应该是数学卷子~外教课的吧~
        冰魂不灭: @回到原点的笨蜗牛 也许是小学三年级的英语卷子,考你会不会15的英文顺带考数学呢
        回到原点的笨蜗牛:@冰魂不灭 既然认识3和5必然知道15啊,数字是阿拉伯数字不是中文啊
      • 丽春:无聊。有必要让那么小的孩子钻研这些吗?
      • osbornZ:不敢苟同,乘法交换律!
      • f84ab97c87d8:赞,孩子的学习,还是要认真一点搞明白比较好。
      • 05:这是个程序员写的
      • 爱吃馒头的二饼:写那么多不就是让人清楚乘法定义吗?还不如直接写出来, 乘法不是加法的简单记法, 乘法表示什么中,常把乘号后面的因数做为乘号前因数的倍数。 例如:3×5表示5个3相加。
        5x3表示3个5相加。
      • 布客飞龙:表示不做评价。
      • 4857915c1d09:曾经喜欢的数学,已经渐渐忘却了不少啊
      • LITTLEDREAM:雖說看似不起眼,但是裡面的道理還真的是大了去了,對一件事思維方式是應該從小就要正確培養的!
      • 吃蘑菇De大灰狼:很好,给了我一个新的角度看世界 :smile:
      • 邃石_:我只能说 都是,高手啊
      • fewerworld:这也许是个问题,但是对于编程来说,也要分动态与静态语言,这也是==与.equals的区别,不在于数学本身……
      • a798d06f618b:好高大上
      • 17e7cf99f0ae:如果定义矩阵行符列符为n*m,那么用那么2*3的矩阵乘以3*4的矩阵貌似就不对了吧………第一个矩阵的行是2 第二个矩阵的列应该是2才可以吧。。
        嘿头羊:@Annie李璇珊 谢谢,已更正。
      • fd12e8403b68:好文章!!!以前真没注意到这个,现在有个小孩了,可是看到的书里,都没有这方面的阐述,更多的只是要那个15的答案,这种只以结果为导向的教育确实得改改
      • a7a732a2e39e:是在下输了,然并。
      • b92da0d67315:我不同意你的观点
      • 17e7cf99f0ae:2-1不是二进制……二进制只有0和1。。。
      • 易本正经的其名为坤:折寿了,计算机规则岂不是要重写,压根就没有除了加法以外的算法。
      • 树洞里:吃饱了撑的。
      • 微日月:受教了
      • 篮球故事:很喜欢这篇文章。
        嘿头羊:@NBA谈资 :blush:
      • b6775d9431a8:深奥又易懂,认为很有趣。其实不仅仅实在数学方面,在生活中也是同样,不同的人对同一事物会有不同的看法。而且我们不应该绝对的表示对与错,这世间并没有绝对,所以我们要尊重每一个人的观点,并试着理解他们。
      • 煜寒了:好无聊的数学啊
        QWS:@煜寒了 五个三块钱一个的苹果5*3,三个五块钱一个的苹果3*5,哈哈哈,当年我数学老师就是这么教我们的 :smiley:

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