分类:负数

来自Big Physics
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定义和含义

负数,指的是,小于的数。

有了数轴的概念,负数,指的就是,所有在数轴上零点左边的数[1]

负数一般用负号来标识,记作" [math]\displaystyle{ - }[/math] ",读作"负",例如" [math]\displaystyle{ -2 }[/math] "就读作"负二"。你会发现,负号和减号的写法是一样的,这是因为负数为加法减法的统一提供了可能。

层次标注

在这里,它属于第二层知识,即学科概念。

辅助理解的解释

其实,在生活中,我们很熟悉负数。举个例子[1],例如,你想去买一个5元钱的冰淇淋,可是兜里只有4元钱。你怎么办?你可以跟爸爸要求给你1元钱。为什么1元就够了呢?因为你知道 [math]\displaystyle{ 4+1=5 }[/math] 就可以买冰淇淋了。

负数的出现是很自然的事情,其实很多数学的概念都是很自然来源于生活的,你慢慢去发现吧,数学就是描述世界的语言。

加法和减法的统一

你有没有发现,负号和减号是一样的,是由于如果从加法的角度来理解减法时,你会发现,只不过是相当于加上了一个负数。

也就是,一个正数减去另一个正数,可以看作是一个正数加上一个负数[1]。形如: [math]\displaystyle{ a-b=a+(-b) }[/math]

于是,更进一步,在有了负数以后,我们以后就把减法和加法都统称为加法了。你看,多么伟大的进步!我们学会的东西越来越多,但是需要掌握的东西越来越少,这也是化归的思想在发挥作用。

在学会了数轴上的加法以后,你只要额外再知道一点知识(其实你本来也会的),就是负数本身是在数轴上零点的左边,于是加上一个负数在数轴上的表示,就是从零点出发沿着数轴画一条指向到负数的有方向的线段,然后你就自然明白了为什么有了负数以后,加法和减法就是统一的了。

具体来说就是,如果我们以 [math]\displaystyle{ 4+(-3) }[/math]为例:

首先,"4"在数轴上的表示,从零点出发画一条指向到"4"的有方向的线段,方向是数轴正方向。此时,我们再加上"-3"。我们先在数轴上把"-3"表示出来,和刚才一样,从零点出发画一条指向到"-3"的有方向的线段,方向是数轴负方向。然后,我们按照数轴上加法的定义,就是把线段首尾相连的连接一起,于是我们从"4"的线段的尾巴开始,把"-3"的线段平移过来,使得首尾相连,于是我们发现,停在了数字"1"的位置。

同时,我们知道,[math]\displaystyle{ 4-3 }[/math]在数轴上的表示,也是先找到"4"在数轴上的表示,然后找到"3"在数轴上的表示,只不过我们知道,进行减法时要把线段的方向掉转,也就是从正方向掉转成负方向,于是把线段首尾相连,发现最后也停在了数字"1"的位置。

仔细想想上面的两个过程,你发现,它们的统一就出现在了"3"的数的表示的线段,在进行减法掉转方向的后,其实是和"-3"的数的表示的线段,完全重合。于是,你有没有明白,加法和减法真的就是统一的。

此时,如果你已经学会了相反数,那么上面最后的流程你也能轻松再总结出来,也就是"一个数加上一个负数等价于减去这个负数的相反数"。

那么,如果是一个数减去一个负数呢?无非就是通过减号掉转了负数表示的线段,然后首尾相连,仅此而已。试一试然后总结一下吧!

括号外面的负号

这部分内容摘自《小学数学这样学》[1]

首先, 我们来做一个算术计算。有括号先算括号里面, 于是 [math]\displaystyle{ -(2-1)= -(1) }[/math]。接着, 我们遇到了在 1 这个数前面添加一个负号的表达式, 这也就是 1 的相反数的含义。于是, 我们得到 [math]\displaystyle{ -1 }[/math] 。不过, 这个不是我们想要的,我们要看看去括号会怎样, 而不是这个算式的答案是什么。

我们把 [math]\displaystyle{ -(2-1) }[/math] 看作是以下两个在数轴上的操作合起来: 先在数轴上把代表 [math]\displaystyle{ (2-1) }[/math] 的点找出来, 然后沿着 0 翻过来找到这个点的相反数。注意, 当我们翻过来的时候, 我们实际上需要把所有的事情都翻过来: 例如,往右边走一格翻过来就是往左边走一格, 往左边走一格翻过来就是往右边走一格 。那么 [math]\displaystyle{ (2-1) }[/math] 可以用哪些操作来代表呢? 在数轴上先从 0 往右边跑两格跑到 2 , 然后, 往左边跑一格, 结果到达 1 。翻过来, 就是从 0 往左边跑两格跑到 -2 , 然后, 往右边跑一格, 结果到达 [math]\displaystyle{ -1 }[/math] 。用数学表达式来表达就是: [math]\displaystyle{ -2+1 }[/math] 。于是, 我们有:

[math]\displaystyle{ -(2-1)=-2+1 }[/math]

也就是,括号外面有负号的时候,如果要去掉括号,括号里面的加减号反过来。[1]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 吴金闪,《小数数学这样学》,浙江人民出版社,2023, http://www.systemsci.org/jinshanw/books

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