有理数及其运算

作者: 胡畅舟 | 来源:发表于2021-10-02 11:37 被阅读0次

    在这一单元,我们学习了有理数,我们大体可以把它分为三类,第一类是正数,第二类是负数,而最后一类最独特的就是零,它既不属于正数,也不属于负数。那有理数中间有哪些重要的部分呢?有理数可以怎样运算呢?

    首先我们要知道有理数为什么要诞生?这还得从很久很久以前说起。在很早的时候,我们的祖先就已经知道用数表示现实生活中的问题。比如打了一只猎物,就放一根小棒,在收获一只,就再放一根。而负数的诞生是因为有收入就会有支出,只用正数是不够的。如果吃掉一只就斜着放一根,从这里我们也可以看出负数和减法的关系,如果被减数为0,那就是负数,如果被减数是正数,那就是减法。而在发明负数之后,我们也发现了很多有意思的量,比如相反数,负负得正这些观念,我们会在文章后面探究。有理数分为正数,负数和0这三类。比如正数中的3,它有确切的数值,比1增加了2比4减少了1。而和他相反的,是无理数。比如π,它无法作比较,我们更不知道它的尽头在哪里。这就被我们称为无理数。

    而和有理数有关的还有绝对值和相反数。绝对值就是在数轴中与原点之间的距离,被称为绝对值。而在所有数中,绝对值最小的数就是0,它和原点的距离就是0。比如数轴中的原点为0,而我们现在所在的点是3,那3到0这段距离就被称为3的绝对值,-3的绝对值和3的绝对值是一样的,而我们写做|3|。绝对值一定是非负数,距离不能表现为负数。相反数的定义就更加简单,它的意思就是在数轴上与它相对的数。数轴左侧的3,它的相反数就是数轴右侧的3。而当我们知道了绝对值和相反数,能运用它们干什么呢?

    可以用来比大小。分为正数比大小,和负数比大小。正数和负数比大小的时候,正数一定大于负数,因为在数轴上,规定的就是数越往右边越大,而正数就是在右边。负数和负数比大小,绝对值越小的越大,因为绝对值越小也就意味着离右边越近,越往右边数越大。正数和正数比大小,绝对值越大的越大。

    也可以用来运算。先说我们最熟悉的加减法,在有理数的运算中,我们可以把加法和减法看成一种运算方法。为什么要这样呢?因为加法有交换律和结合律,会更方便我们运算,如:-5-3-2=5+(-3)+(-2),而减法并没有这样的运算定律。在原来我们就学过加减互逆,而这个时候,我们就可以把减一个正数变成加上一个负数,那这是怎样的一个原理呢?我们可以在数轴上进行演示,如下图:

    在图上,我们可以发现,不管是减37还是加负37,在数轴上跳的位置都是一样的,都是向左跳37,跳到负37的位置。其实这个原理也非常简单,负37其实可以看做0-37,比如3-37,我们就是把3作为原点。而我们对负数的定义就是把0作为原点,然后-37。而我们从这里也可以联想到前面,-37和+(-37),可以看做是0-37,和0+(-37)加减可以互逆,那么计算起来就会更简单,具体的法则如下:

    1.正数加负数:如果正数的绝对值更大,那么结果的符号为正。如果负数的绝对值更大,那么结果的符号等于负号。如图:

    因为如果正数的绝对值更大,就会往右边跳的更多,绝对值小的跳不回来。而负数的绝对值更大,就会往左边跳的更多,绝对值小的跳不回来,而往哪边跳的更多,自然就是哪个数。(正数负数)。

    2.正数加正数:(这个我们在原来已经学习过了,在这里就不讲了。)

    说完了正数加正数,那负数加负数呢?

    3.负数加负数:负数加负数一定等于负数。首先加一个负数就已经在零的左边,而再加一个负数,就是又向左边跳了一些,具体的得数就是两个负数的绝对值相加,因为在0的左边,所以在前面加一个负号。

    而减法在这里,我们可以把它算成加法(在前面讲过了),也可以用它本身的运算法则。

    1.正数减负数:正数减负数等于加一个正数。因为负负得正,这个原理就和我们照镜子一样。在平常,我们减一个正数就是向数轴的左边跳一个数值,而减一个负数正好相反,就是从0开始,向数轴的右边加一个数值。

    2.负数减负数:负数减负数,我们也可以把它算成负数加正数。因为在前面讲过的负负得正。这样就跟加法是一样的,如果被减数的绝对值大于减数,结果得负。如果减数的绝对值大于被减数,结果得正。

    负数减正数:负数减正数一定等于负数,如下图:

    首先向数轴左边跳一个负数,然后减正数,就是在跳到原来负数的基础上,再向左边跳正数的格数。

    正数减正数:如果正数减的这个正数的绝对值大于被减数,那么结果等于负数,如果小于则反之。

    下面我们说乘除法,其实,乘除法我们也可以把除法变成乘法,在学分数乘法的时候,我们学过一个分数,除以一个数,就是乘这个数的倒数,所以我们也可以把除法化成乘法。运算法则如下:

    1.负数乘负数:负数乘负数等于正数,因为负负得正,如3乘-2,可以解释为3个-2相乘。而-3乘-2,则解释为-3个-2相乘,在数轴上就是3个2相乘,-3的负号就可以和-2的负号消掉。在后面我们也会经常用到这个规律。

    2.负数乘正数:负数乘正数,其实我们可以这样理解,比如说-7×6,我们可以把它看成6个-7相加,6个-7相加就是向数轴左边跳7格,跳6个这样的,等于-42。

    而下面的就是除法,其实除法并没有什么好说的,只要把它转化为乘法之后,就可以跟乘法相同的运算。

    由此我也发现了一个规律,当我们在后面碰到混合运算的时候,可以把式子中的两个负号互相抵消,这个结论我们是站在负负得正的基础上。如果负号是奇数个,那么这个式子的结果就是负数。如果负号是偶数个,那这个式子的结果就是正数。不管怎样抵消,最后都剩一个负号。而偶数个负号刚好抵消完,就是一个正数。

    之前我们学习了四则运算,分别 是加减乘除,而在学有理数的运算这一单元中,我们又新接触了一种运算,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,如下图:

    这个算式是2的3次方,最后的结果是8,而上面的小3是指数,下面的2是指数

    而当我们读的时候,也可以把它读作,几的几次方,或几的几次幂。乘方运算是比原来的四则运算更加高级的运算,虽然说本质和乘法运算是一样的,但是形式和写法都不一样,所以他就拥有一个新名字叫做乘方运算。而在乘方运算中。我们也可以运用前面发现的规律,负数的奇次方相乘,这个数就还是负数,负数的偶次方相乘,这个数就是正数,这样会好算很多。那么,乘方真正的用处到底在哪里呢?

    我们可以用科学计数法来表示大数,之所以要用科学记数法表示是因为这样表示会更简便,在不管是读和写的领域都是一样的。这也是运用乘方的原理。科学计数法规定,前面的数要大于1小于10,而为什么要大于1小于10呢?因为这样就可以固定在一个范围内,否则有无数种表示方法。后面乘的数要是10的n次方。到底是几次方呢?就要看后面有几个零,比如有3个0就是3次方,还要看小数点的移动位数,向前移动一位就是多一次方,向右就是少一次。如下图:

    而在未来,我们也许会学习开跟,拓展更多的关于乘方的内容,敬请期待

    其实在之前我们一直学习的都是有理数,现在不过是把它扩展到了负数的领域,又增加了一个新的乘方运算。有理数的运算在生活中是非常常用的,一定要理解并且熟练的运用哦

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