1. 從袁隆平院士“不喜歡”數(shù)學(xué)說(shuō)起
曾在2001年獲得國(guó)家科技最高獎(jiǎng)的“雜交稻之父”袁隆平院士說(shuō)過(guò):“我最喜歡外語(yǔ)、地理、化學(xué),最不喜歡數(shù)學(xué),因?yàn)樵趯W(xué)正負(fù)數(shù)的時(shí)候,我搞不清為什么負(fù)負(fù)相乘得正,就去問(wèn)老師,老師說(shuō)‘你記得就是’,學(xué)幾何時(shí),對(duì)一個(gè)定理有疑義,去問(wèn),還是一樣回答,我由此得出結(jié)論,數(shù)學(xué)不講道理,于是不再理會(huì),對(duì)數(shù)學(xué)興趣不大,成績(jī)不好.”
但是袁院士沒(méi)有就此罷休,2001年2月,他和著名數(shù)學(xué)家吳文俊獲得首屆“國(guó)家最高科技獎(jiǎng)”,兩人并排坐在一起,他還特意向這位數(shù)學(xué)大師問(wèn)及負(fù)負(fù)得正的道理,吳院士的解釋他又沒(méi)弄清. 于是,他感嘆:這輩子估計(jì)是搞不清了. 當(dāng)然他也表示不明白負(fù)負(fù)得正的道理,并沒(méi)有影響其研究雜交水稻.
我們知道,減法可以統(tǒng)一成加法,乘法是加法的簡(jiǎn)化運(yùn)算,很容易理解兩個(gè)正數(shù)相乘、一個(gè)正數(shù)與一個(gè)負(fù)數(shù)相乘的結(jié)果,但兩個(gè)負(fù)數(shù)相乘是不容易理解的. 我們希望本文能為同學(xué)們理解“負(fù)負(fù)得正”提供一些幫助.
2. “負(fù)負(fù)得正”可以這樣“被發(fā)現(xiàn)”
演算并猜想,容易發(fā)現(xiàn)有理數(shù)乘法法則:同號(hào)得正,異號(hào)得負(fù),并把絕對(duì)值相乘.
如果不滿足于“負(fù)負(fù)得正”的“發(fā)現(xiàn)”,讓我們來(lái)看看大洋彼岸的美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教授、世界知名的幾何學(xué)家、美國(guó)國(guó)家數(shù)學(xué)委員會(huì)成員伍鴻熙先生有怎樣精彩的闡述.
3. 美國(guó)數(shù)學(xué)家伍鴻熙關(guān)于“負(fù)負(fù)得正”的闡述
先回到數(shù)軸,兩個(gè)數(shù)的符號(hào)相反意味著這兩個(gè)數(shù)位于數(shù)軸上0的兩側(cè),進(jìn)一步可得到,一個(gè)數(shù)的相反數(shù)的相反數(shù)是它本身,例如-(-3)=3,0是它自身的相反數(shù).
在數(shù)軸上,負(fù)數(shù)是位于0左邊的點(diǎn),更明確地說(shuō),因?yàn)槊總€(gè)正數(shù)都是0右邊的一點(diǎn),所以它取負(fù)之后就是位于0左邊與0距離保持不變的點(diǎn). 我們可以考慮分?jǐn)?shù)3.4,它取負(fù)后的負(fù)數(shù)-3.4與它關(guān)于0互為鏡面對(duì)稱點(diǎn),如圖所示.
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)(-2) ×(-3)=2×3的一個(gè)關(guān)鍵步驟是(-1) ×(-1)=1的理由.
讓我們采取一種間接的方法來(lái)問(wèn):(-1) ×(-1)+(-1)是否等于0?如果是這樣,我們將看到(-1) ×(-1)=1,任務(wù)就完成了. (-1) ×(-1)與較長(zhǎng)的表達(dá)式(-1) ×(-1)+(-1)之間的關(guān)鍵的區(qū)別在于,在后一個(gè)式子上我們可以做具體的計(jì)算!借助于分配律:
(-1) ×(-1)+(-1)=(-1) ×(-1)+1×(-1)=[(-1)+1] ×(-1)=0×(-1)=0.
注意到,只要我們得到[(-1)+1] × (-1),我們就退回了有理數(shù)加法運(yùn)算中,找到了“上位知識(shí)”(互為相反數(shù)的兩個(gè)數(shù)和為0),我們用熟悉的方法(或說(shuō)已具有的運(yùn)算經(jīng)驗(yàn))說(shuō)明了(-1) ×(-1)=1.
現(xiàn)在,我們嘗試證明(-2) ×(-3)=2×3.先來(lái)證明(-1) ×(-3)=1×3.
我們有(-1) ×[(-1)+(-1)+(-1)]=1+1+1=3,因此,(-1) ×(-3)=3.
于是就能夠很容易完成(-2) ×(-3)=2×3. (-2) ×(-3)=[(-1)+(-1)]×(-3)=(-1) ×(-3)+(-1) ×(-3)=3+3=2×3.
回顧上面的推理,我們可以清晰地看到,最關(guān)鍵的步驟是應(yīng)用分配律,沒(méi)有它,就不可能實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的突破.
(作者單位:江蘇省海安縣李堡鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué))