作者pig030 (FEBUR.PHEIX)
看板NCCU_BG
标题[心得] 加法与乘法的故事---最原始的....
时间Fri Jun 10 04:06:09 2011
很多人都背过99乘法表,很多也记过加法表。可是几乎没有人知道最原始最
原始他们是怎麽来的。想一下,约定俗成的民间惯例上面还有政府订定的法律,而法
律之上还有最高的宪法,任何法律的订定不得违反宪法。
在数学上也有这种层级之分,你可以想像数学里面的宪法吗?数学里面的宪法我们称
为「公理」,在数学里面公理是自知之明之理!就是很直觉地,任何人都会知道,不
用解释。但是公理毕竟还是人订的,所以他还是一部数学里的宪法。如同你想像的,
宪法之下有法律;公理之下也有所谓的「基本的数学定律」,而这些定律也是人们定义
的。如果现实的生活法律之下,因此数学上的法律或者称为数学上的法则,都是人们定
义。根据这些定义、法则我们可以推论到一些特别的结果。
话题一转,数学家常常说一句话「一是上帝创造的,其他都是人造的」。这句话是什麽
意思呢?我翻译给大家听,让大家想想看是不是有道里。意思是说
1 = 1 这是上帝创造的,因此不要问为什麽。「=」这个符号也是人造的
称为定义!
1 + 1 = 2 2这个符号是一个定义,定义成 1+1 其中加号是人造的!定
义成xx跟xx。加号就是「和什麽的意思」。
1 + 2 = 3 定义1+2=3,所以你看到3这个符号,应该是理解成1+2
然後你又看到2这个符号,所以你又理解成1+1+1所以3只是一个符号
表示 1+2。
同理
1+3=4 4也是个定义!
1+4=5 5也是个定义!
...
...
1+9 =10 10也是个定义
10+1=11也是个定义!
... 一直到你想要的整数多大都行!
由上面的定义,你可以将任意数字由定义推成1+1+1+1=4类似的推理!
结论当有人问你 4+9 =13,叫你解释why?如何解释?
根据4的定义你可以写成1+1+1+1
根据9的定义你可以写成1+1+1+1+1+1+1+1+1
根据13的定义你可以写成1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1
因此你可以证明4+9得确等於13。
所以加法表,可以用上述三个步全部证明完毕!然後列出表来,再记下来!记下来之後
你可以当作「定义」或是「法则」使用!以前不知道大家是否有记过以下这张让人觉得
白痴的表:
1+1=2 2+1=3 3+1=4 ... 9+1=10
1+2=3 2+2=4 3+2=5 ... 9+2=11
1+3=4 2+3=5 3+3=6 ... 9+3=12
... ...
... ....
...
称为九九加法表!
即然大家都认定加法没有为什麽,那麽我们来说说乘法吧!首先乘法有以下四个定律
我们称为乘法的法律!这4条法律是一定要成立才行,让我们来看看是什麽样的数学
法律:
第一条
任何数乘零一定为零,这是意思是说「5*0=0」太直觉了吗?不不不这是定义!物
理学里面,曾经有物理学家定义一个数字乘零之後却不是零的例子。所以不要用过去
想当然尔的想法来看。注意这是定义,也是法律!法律规定请尊守!
第二条交换律(自动成立,其实不用规定啦,不过可以证明必成立)
4*8 <=> 8*4 任意两个数字相乘一定等於任意两个数字先乘跟後乘相同!
太直觉了是吧!不不不!如果你学过线性代数你就会发现,先乘跟後乘是不一定相
等的!所以一直以为先乘跟後乘没有差!这一点都不直觉!
第三条分配律
规定成5*(3+2)=5*3+5*2 注意因为我们还没证明3*5=5*3。所以我们先规定分配律
一定是5*3+5*2=5*(3+2) 用代数符号表示A是自然数,B是自然数,C是自然数!因此我们
可以定义A*(B+C)=A*B+A*C 这是定义!注意这是定义!没有为什麽!
第四条1*1=1
这是定义!没有这条我们就不知道往下推了!
有了以上的四条法律!我们用这些法律,来证明任意自然数乘1,还是自己!即我们
得先证明A*1=A。首先我们已知定律:
1*1=1
问题1「2*1」如何证明?
前面的加法公理,告诉我们2=1+1因此
(1+1)*1=1*1+1*1 这是分配律告诉我们。
接下来因为1*1=1这是定义!因此我们可以将上面写成:
1+1=2得证!
------------------------
3*1=???如何证?
由3的加法公理可知3=1+1+1,因此可得到:
(1+1+1)*1=1*1+1*1+1*1
由1*1=1的法则,可以得到:
1+1+1=3 得证!
由此我们可以推到无限个自然数!
因此我们得到这个定理,任意自然数N*1=N这个定理!
我想你已经看不下去了,妈的这些要证明要花多少时间呀!放心很多数学家都帮我们证
完了!你想我一直写「自然数」都还没证小数呢!更何况根号2这种无理数怎麽办!曾
经有人提出无理数这种概念!结果被杀了!你知道事情有多严重吧!哈哈!
事情已经进行到1/2之一了,让我们接下来说明怎麽去证明九九乘法表吧!再说明
九九乘法表之前,我们得先证明交换律即:
A*B=B*A A及B为自然数!
首先考虑一个特殊的情况A是0!好!我们得证
0*B=0
B*0=0
再来考虑A,B都是0
0*0=0
0*0=0
考虑A=1的情况:
1*B=B
B *1=B
得证。
考虑A=2的情况:
2*B=(1+1)B=B+B
B*2=B*(1+1)=B+B
得证。
考虑A=3, A=4.. ...同理可推。
由上述我们证明任意两数相乘必然可以交换顺序!即A*B=B*A
对任意两个数两乘,我们如何得出他的答案!以下是我们的演算法:
所谓的演算法就是根据上述我们订义的法律,进行各种合乎定义的折解及合并的动作。
每一步几乎是互相通行,因为他们是定义跟定义之间互相转换而已。举例如下:
7*8=??? 我们如何利用定义写出来?
第一步 7*8 可以利用加法定义拆成
(
1+1+1+1+1+1+1)*8
第二步根据乘法的分配律,我们可以写成:
8+8+8+8+8+8+8
第三步根据加法的特性,我们可以把8写成1+1+1+1+1+1+1+1
然後根据加法定义可以知道这些加起来就是可怕的56!
所以在电脑的演化史里面,你可以充分了解,为什麽要乘法运算时,只需要一台会作加法
的机器就好!因为所有的乘法一定可以转化成加法!这些数学的概念散见於各地的书!很
多都会用到!基本的原则是:
公理+法则=>去推理!
所有的数学一定建立在公理之上!而最後推出的一些数学上的特性结果!我们称为
定理!
演算法只是利用这些公理及法则所作出的定义的转换。例如把8转成定义就是1+1+1
1+1+1+1+1.
然後你会问1+1???是什麽,是你定义的2!再来2+1是什麽?是你定义的3!
3+1是什麽?是你定义的4!一直到1+7是什麽?是你定义的8!用人类的语言来
说明你说8就是有八个1!用生活的语言,你会想像成8颗苹果!而你是用1这个概念
来作数!你数一二三四五六七八时!就已经充分地表现出你对8的认知,是由1这个数
字来堆上去的!所以追根究根1是什麽?1是上帝创造的!其他2、3、4...都是人
造!
打这篇的理由,只是因为念书太无聊,突然想把自己念过的数学作一个想法上的整合!
万一以後有机会作建构式教学,可能会拿我妹的女儿当实验的对像!= =
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.119.145.224
1F:推 jjghost2k:骗币文? 06/10 09:06
2F:推 blues18:1000元! 06/10 16:57
3F:推 ashleylee:1000!!!!??? 06/10 17:28
4F:→ pig030:这篇价值1000!真好赚! 06/10 22:50
5F:推 ationk:楼上真肥 06/10 22:53
6F:推 songhome:加法反元素和乘法反元素好像也是宪法里的 06/10 23:00
7F:推 victormyass:(end ( ̄艹 ̄") 06/11 18:27