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第1章 數量、位值與數學表徵
你可能已經會念「三十七」,也知道它寫成37。這一章要再走一步:37裡的3為什麼不是3個一?寫在4052中間的0,為什麼不能直接刪掉?當我們把數字換成積木、表格或一句話時,哪些東西變了,哪些東西沒有變?
本章讀完,你應能解釋數量和數字符號的差別,用十進位位值拆開一個非負整數,並在圖、式子與文字之間保持同一個數量。
1.1 先分清數量、符號與單位
桌上有8顆蘋果。「8」告訴我們個數;「顆蘋果」說明數的是什麼。把同樣8顆蘋果重新排成兩排,顆數仍是8。排列改變了,數量沒有因此改變。
數字符號是表示數的方法。數字3可以出現在3、30或300裡,但它所在的位置不同,所代表的數值就不同。
單位也不能省略成另一個意思。8顆蘋果不等於8公斤;我們還不知道每顆蘋果多重。「顆」是計數單位,「公斤」是質量單位。
本冊把0算在自然數裡,寫作0、1、2、3……。有些書從1開始稱自然數;遇到不同慣例時,先確認定義,不用只靠名稱猜測。0可以表示沒有物件,但0本身仍是一個數。
1.2 十進位的位置怎麼工作
十進位的規則是:相鄰兩個位置,左邊每一個單位等於右邊十個單位。
| 位置 | 每一個單位的數值 | 例子 |
|---|---|---|
| 千位 | 1000 | 4個千是4000 |
| 百位 | 100 | 3個百是300 |
| 十位 | 10 | 5個十是50 |
| 個位 | 1 | 2個一是2 |
因此,位值要同時看「這個位置的數字是多少」和「這個位置的一個單位是多少」。百位上的3,代表3個百,也就是300,不是3。
例題1 把37拆成十和一
問題:37可以怎樣拆開?請說明每一步的意思。
- 37的十位是3,所以先有3個十。
- 每個十是10,3個十就是30。
- 個位是7,表示還有7個一。
- 合起來,37 = 30 + 7 = 3 × 10 + 7 × 1。
反向檢查:把30個一和7個一合在一起,得到37個一,與原數一致。
圖1中的每一條藍色長條由10個單位方格的長度組成,橘色小方塊各代表1。這是把同一個數量換成另一種表示法;不是因為藍色比較深,所以它的數值較大。
例題2 4052中的0做了什麼
問題:把4052按位值展開,並說明百位的0。
- 千位是4,代表4 × 1000 = 4000。
- 百位是0,代表0 × 100 = 0。
- 十位是5,代表5 × 10 = 50。
- 個位是2,代表2 × 1 = 2。
- 所以4052 = 4000 + 0 + 50 + 2。
百位沒有百的數量,並不表示可以把那個位置刪掉。刪掉中間的0後,4052變成452;此時4移到百位,表示400,而不再是4000。
反向檢查:4000 + 50 + 2 = 4052;400 + 50 + 2 = 452。兩個結果不同,因此刪除這個0會改變數值。
例題3 比較3080與3008
問題:哪個數較大?先不要用直覺猜。
- 兩個數都有3個千,千位相同。
- 兩個數的百位都是0,百位也相同。
- 比到十位時,3080有8個十,3008有0個十。
- 個位最多只有9個一,不足以抵消8個十的差距,因此3080較大。
也可以拆成共同部分再看:3080 = 3000 + 80,3008 = 3000 + 8。共同的3000相同,比較80與8即可,得到3080 > 3008。
1.3 表示法可以換,對應關係要留下
37可以表示為37個小點、3條十位積木加7個小方塊、位值表,或式子30 + 7。換表示法時,要先說明一個圖形單位代表多少。
如果把一個圓點原本代表1,改成代表10,卻沒有更改圖說,同一張圖就可能被讀成不同的數量。圖示的大小、顏色或位置都不能自行決定數值;它們的數學意義來自明示的對應。
本章的位值積木按大小比例製作,但後面的圖未必都能按真實尺寸畫。每次都要讀圖說與標記,而不是只看圖形長相。
1.4 三個常見錯誤
- 把「6308的百位數字是3」說成「百位的位值是3」。數字是3,這一項對整個數的貢獻是300。
- 以為0沒有數量,所以寫在哪裡都能刪。4052和452的差別,就是其他數字的位置被改變了。
- 把數量和單位混在一起。8顆不會只因為數字相同,就變成8公斤。
1.5 練習
先寫出理由,再看解答。這裡的編號也會保留在本冊後續修訂中。
- B01-C01-Q01:填空:47 = □ × 10 + □ × 1。
- B01-C01-Q02:6308的百位數字是多少?百位這一項的位值是多少?
- B01-C01-Q03:比較4002和402,寫出大於或小於關係,並用位值說明。
- B01-C01-Q04:200 + 30 + 9表示哪一個數?
- B01-C01-Q05:6個十可以換成多少個一?
- B01-C01-Q06:依本冊的慣例,0、5、10哪些是自然數?
- B01-C01-Q07:已知有8顆蘋果,可以只根據這句話斷定總質量是8公斤嗎?
- B01-C01-Q08:一個數有5個百、0個十、7個一。寫出這個數,再說明為什麼不能把十位的0刪掉。
1.6 完整解答
Q01
47的十位是4,個位是7,所以47 = 4 × 10 + 7 × 1。檢查:40 + 7 = 47,兩個空格依序是4、7。
Q02
6308 = 6 × 1000 + 3 × 100 + 0 × 10 + 8。百位數字是3,百位這一項的位值是3 × 100 = 300。不要把數字符號與它所在位置的貢獻混為一談。
Q03
4002有4個千,402只有4個百,所以4002 > 402。展開後分別是4000 + 2與400 + 2,兩者不能因為都用了4、0、2就視為相同。
Q04
200是2個百,30是3個十,9是9個一,所以合成239。反向展開239 = 200 + 30 + 9,與題目一致。
Q05
每個十可以換成10個一。6個十就是10 + 10 + 10 + 10 + 10 + 10,合計60個一,因此答案是60。
Q06
依本冊明示的慣例,0、5、10全都是自然數。這題檢查的是是否先讀定義,不是在要求所有書都必須採同一慣例。
Q07
不能。8顆只指定物件個數,沒有提供每顆的質量。只有在另外知道總質量,或知道各顆的質量並相加後,才能得出以公斤表示的結果。
Q08
這個數是507,因為500 + 0 + 7 = 507。刪掉十位0會得到57,這時5代表5個十而不是5個百,數值由507變成57,所以不能刪。
1.7 本章回顧
數字是表示數的符號;位值由數字與位置共同決定。0既可以是一個數,也能在寫數時保留某個沒有數量的位置。換成圖、表或文字時,明確保留「一個單位代表什麼」,才能確定自己仍在談同一個數量。
下一章會使用「1個十可以換成10個一」的規則,理解加法的進位與減法的換位。