v0.2 · 網站閱讀版

第4章 整數、零與大小

本章小節
  1. 4.1 負號、減號與相反數
  2. 4.2 絕對值不是把所有負號隨意刪掉
  3. 4.3 用方向理解加法
  4. 4.4 乘除的符號怎麼來
  5. 4.5 常見錯誤
  6. 4.6 練習
  7. 4.7 完整解答
  8. 4.8 本章回顧

如果只用0、1、2、3……,就無法把「低於零度3度」直接寫成一個帶方向的溫度數值。整數把數線延伸到0的另一側,讓我們能用同一套加減法處理相反方向。

本章讀完,你應能比較正負整數、解釋絕對值,並說明帶符號的加減乘除為什麼要保留括號和運算角色。

4.1 負號、減號與相反數

在−3裡,負號是這個數的表示的一部分;在5 − 3裡,減號表示一個運算。同一種符號出現在不同位置,可以有不同角色。

整數依大小排列為……、−3、−2、−1、0、1、2、3、……。0不是正數,也不是負數。數線越往右,數值越大;越往左,數值越小。

3和−3到0的距離相同,方向相反,彼此稱為相反數。0的相反數仍是0,因此−0 = 0,不是另一個不同的整數。

實際情境還要說明方向的意思。若正數代表存入,負數可代表支出;若正數代表向東,負數可代表向西。不能只因為兩個情境都使用負號,就把它們的單位或方向混在一起。

例題1 比較−7與−2

  1. 在數線上,−7比−2更靠左。
  2. 按數線大小規則,較靠左的數較小。
  3. 因此−7 < −2。
  4. 若問的是到0的距離,−7距離0有7格,−2距離0有2格;這是另一個問題。

數線顯示負數、零與正數,−7在−2左側;到0的距離分別為7與2。

反向檢查:從−7往右移5格會到−2,所以−2 − (−7) = 5是正數,與−2較大一致。

4.2 絕對值不是把所有負號隨意刪掉

一個數的絕對值表示它到0的距離,用兩條直線記作|a|。例如|−7| = 7、|2| = 2、|0| = 0。

絕對值不會是負數,但「絕對值較大」不一定表示「原數較大」。例題1中,|−7| > |−2|,原數卻是−7 < −2。

如果一個式子外面有絕對值,應先知道裡面的值,再求它到0的距離。例如|2 − 5|要先算出−3,所以結果是3;不能把它默默改成|2| − |5|,因為後者等於−3。

4.3 用方向理解加法

加上正數,在數線上向右移;加上負數,向左移。這是對數值變化的描述,不表示題目一定涉及真的走路。

例題2 計算−3 + 8,再看減去負數

  1. 從−3出發,往右移8格。
  2. 先移3格到0,還剩5格。
  3. 再往右移5格,到達5。
  4. 所以−3 + 8 = 5。

從−3向右移3到0,再向右移5到5;總共移動8格。

檢查:從結果5往左移8格,會回到−3,因此5 − 8 = −3。

減去一個數,可以理解成加上它的相反數。於是−4 − (−3) = −4 + 3 = −1。括號讓我們看清楚,減去的是整個數−3,不是兩個互不相干的符號。

再回查:結果−1加上剛才減去的−3,得到−1 + (−3) = −4,能回到原數。

4.4 乘除的符號怎麼來

先回到同組分配的情境:3組中,每組有2個和1個,總量可先合成3 × (2 + 1),也可分別算3 × 2與3 × 1再相加。兩者都得到9。

把這條規則寫成a × (b + c) = a × b + a × c,稱為分配律;字母代表所討論範圍的數。擴展到整數運算時,仍保留分配律與乘法交換律。

在保留這些規則的前提下,正數乘負數會得到負數。例如3 × (−2)應為−6,因為:

3 × [2 + (−2)] = 3 × 0 = 0;而分配後是6 + 3 × (−2),因此後一項必須是−6。

先用交換律與重複相加得到(−3) × 2 = 2 × (−3) = −3 + (−3) = −6。再看(−3) × [2 + (−2)] = (−3) × 0 = 0;按分配律展開後是−6 + (−3) × (−2)。要使這個和等於0,(−3) × (−2)便必須等於6。

這不是只背「負負得正」的口訣,而是在保留原有運算規則下,檢查符號應如何配合。除法的符號則用乘法回查,除數仍不能是0。

例題3 帶符號的乘除

  1. 先用乘法交換律寫成(−4) × 3 = 3 × (−4)。右式可讀成3次相同的變化−4,得到−4 + (−4) + (−4) = −12。
  2. 在同樣的分配律下,(−4) × (−3) = 12。
  3. 求(−12) ÷ (−3),就是找出乘上−3後得到−12的數。
  4. 因為(−3) × 4 = −12,所以(−12) ÷ (−3) = 4。

符號檢查:同號相乘為正,異號相乘為負;除法也依相應乘法決定。若其中一個乘數是0,乘積是0,不把0分類為正數或負數。

4.5 常見錯誤

4.6 練習

  1. B01-C04-Q01:比較−9與−4,寫出不等式。
  2. B01-C04-Q02:求|−12|,並說明它與原數−12的差別。
  3. B01-C04-Q03:計算−6 + 10,用經過0的移動說明。
  4. B01-C04-Q04:計算5 − (−2),並回查。
  5. B01-C04-Q05:計算−3 − 8。
  6. B01-C04-Q06:計算(−7) × (−2)。
  7. B01-C04-Q07:計算(−18) ÷ 3,並以乘法檢查。
  8. B01-C04-Q08:有人說「8 > 3,所以−8 > −3」。這個推理有什麼問題?

4.7 完整解答

Q01

−9位於−4左側,因此−9 < −4。也可從−9向右移5格到−4,確認後者較大。

Q02

|−12| = 12,表示−12到0的距離為12。原數−12帶有相對於0的方向,絕對值12沒有保留這個負方向。

Q03

從−6往右移6格到0,再移4格到4,總共往右移10格,所以−6 + 10 = 4。檢查4 − 10 = −6。

Q04

減去−2等於加上2,因此5 − (−2) = 5 + 2 = 7。回查:7 + (−2) = 5。

Q05

從−3再向左移8格,得到−11,所以−3 − 8 = −11。加回8可得−11 + 8 = −3。

Q06

兩個負數相乘,在保留分配律的整數運算下得到正數。7 × 2 = 14,所以(−7) × (−2) = 14。不要把它寫成−14。

Q07

(−18) ÷ 3 = −6。檢查:3 × (−6) = −18,與被除數一致;除數3也不是0。

Q08

它把到0的距離與原數大小混淆了。雖然8 > 3,但−8在−3左側,因此−8 < −3。負號改變方向,不能原封不動保留正數的大小關係。

4.8 本章回顧

比較整數時看數線方向;求絕對值時看離0的距離。減去一個數等於加上它的相反數,乘除的符號則要與分配律及反向乘法相容。下一章會在已知整體大小的前提下,介紹分數和等值表示。