一次性说清除法本质,以及它的变形
一次性说清除法本质,以及它的变形
除法是数学中的基本运算之一,但很多人对其本质的理解可能仅停留在“平均分”的层面。本文将深入探讨除法的本质及其各种变形,帮助读者从更深层次理解这一重要数学概念。
一、除法是什么?
很多人的第一反应是:除法就是平均分。不,平均分是除法的变形。本质上除法是连续的减。
我们知道乘法是连续的加。我们会算3+5=8——三个苹果加上五个苹果,一共八个苹果。当我们把苹果放到一个个筐里,每个筐放5个苹果,一共8个筐,现在一共多少个苹果呢?
5+5+5+5+5+5+5+5=40
这是用加法计算。可是这样太麻烦了,难道每次都这样加一遍?我们能不能把这样的计算固定下来,下次直接用?
可以,于是我们有了乘法口诀。
二五一十
三五十五
四五二十
五五二十五
五六三十……
智慧!
如此一来,在处理较多的商品交易时,计算变得容易。两打鸡蛋,四箱水果,五斤猪油,6盒酥饼……
用乘法计算价格,so easy.
乘法在重复加的基础上固定了口诀。除法则是反运算。
现在我的码头新到了一批鱼,共48筐,城里有8个鱼铺,每个鱼铺我该分给他们几筐?
我不知道一个铺子要分几筐,那么我先一个铺子分一筐好了。这么下来,分一圈我要分掉8框鱼。可是我的鱼还没有分完呀,那我就再分一圈了,这一圈又分掉8筐。还没分完,我就继续分,直到分完。
这不就是连续的减吗?
把48筐鱼分完,我一共分了6次,每一次一家鱼铺分一筐,那么他们每一家都分到6筐鱼。现在现在问题解决了,可是当我们回过头来,仔细一想:
八家鱼铺,每家分到了六筐鱼,那不是六八四十八嘛。我们能不能反过来,用48除以8,想一想谁乘以8等于48——我们就不用那么麻烦了。于是,当我们计算48÷8=6的时候,我们用了乘法口诀——
这就是除法,追踪到根儿,就是加法。看下图,连续加或减的演示。
二、变形
1. 平均分
第一个变形就是平均分,上面我们已经讲过例子。连续的减,换了种说法,变成了平均分,使用了乘法。这些在小学生刚学乘法的时候是有反复演示的,只是不方便说那么深,没有点破。但这些东西孩子慢慢都是要知道的,因为很多题目,很多问题的解决,你还是要回到最初,从本质上理解,才是解题王道。也方便你在此之上,嫁接更多东西。
下面我们说一个更复杂的例子。现在我有548元钱,有个8个人,这钱怎么分?
平均分的话,一个人分一元,一次分掉8元。可这是548呀,这样分太慢了。我们可不可以一个人分一个百?不行,这里只有5个百。
那我们可不可以一个人先分一个十?可以,这里有54个十。54个十分给八个人,一个人平均分几个?分七个不够,7×8=56,分六个,6×8=48,余下6个十。也就是说,我们现在给八个人一个人分了六个十,每个人都得到了60元。
还余下68元钱,这68元钱,我们可以再一元一元的分给八个人。每个人分九元,不够8×9=72,每个人分八元,8×8=64,还余下四元。到这里,每个人都得到了6个十,8个一,也就是68元,还剩下四元,要不要分呢?
如果要分的话,我们就要把4元换成更小的单位,比如说四元是40个一角。我们再把40角平均分给八个人,那么每个人得五角。
可以想见,如果还有余数的话,我们要把它换成更小的单位,接着再分。
2. 小数
这就是小数——小数的思想就是这么来的。当一个大的单位不足以衡量的时候,我们就换成更小的单位。比如说:我们去测量一根绳子,它比一米要多出一点,这多出的一点又不够一米,我们就把一米换成更小的单位【分米】,测出来多出来的这一点是三分米,绳子长1米零3分米。一段绳子不是整的分米,它多出来一点,这多出来的一截不够整的一个分米了,我们就把分米再换成更小的单位【毫米】来衡量剩下的这一段绳子。
这也是一个演变(我举的例子都是十进制统治下的单位,也有非十进制的,不常用)
3. 分数
好,话说回来。平均分的应用题都可以用除法解决,平均分再进一步还可以来到分数。分数是什么? 把一个整体平均分成几份,取其中的某一份或者几份。1/4就是把一个正方形或者一条线段或者一个披萨或者一个圆,平均分成四份取其中的一份。只不过这里分的主体变了,不再是几筐鱼,几百块,而是一个整体。
现在开始抽象——你可以把这一个整体比喻成很多东西。比如说548是一个整体,那么把这个整体分成八份,我们取其中的两份,就是548×2/8=137。理解这一点,好多分数的难题都可以解决了。比如,学校有800名学生,五年级学生是全校总人数的四分之一,五四班的人数是五年级总人数的二十分之三,五三班的人数是五四班的十分之九,求五四班和五三班的人数。学校人数是个整体,五年级人数是个整体,五四班人数是个整体,乘一下就知道答案了嘛。
**乘过之后,800×¼,本质上还是800平均分成4份,取其中一份——这还是除法。**到这里,我们除出来的这些东西还是能够表示成分数的,能表示成分数的数都是有理数。无理数就不符合平均分的概念了,它需要运用几何知识来表示。比如说根号2,就是一个无理数,我们可以用几何在数轴上给它表示出来。还有超越数,它不是任何代数方程的根,它跟平均分扯不上关系。我们的平均分只在有理数范畴内。高中学的根式运算,只是运算,表示一种比的关系,一种除的结果。
4. 分式
这就要说除法的另一个形变,分式。分式不是平均分,解释它要回到最初的除法。有些除是没有确定结果的,我们就把它表示出来,仅此而已。比如a÷b=a/b就可以了。这就是分式,它表示相除的一个结果。这样的分式满足一些除法的运算规则,我们可以用这些规则来运算分式。运算的结果可能是一个比较【顺】的数,也可能不是——无所谓,这些分式就是一个计算的中介,帮我们呈现推理过程。这不属于小学生学习的范畴,但初中和高中会有一个点:分母不能是根式,不能带根号——不然不给分。比如下图,如果分母中有根号,要通过转化,变成没有根号的。根号下的是无理数,除数是无理数这个算式是没有意义的。
无理数不能用分数表示。
而让无理数在分子上,本质上是一个无理数乘以一个有理数——没有用分数表示无理数。你细品一下。是不是有点儿烧脑,没关系,记住它,慢慢琢磨。下面我们说点简单的。
5. 包含除
包含除的经典题型是:我有35元,圆珠笔5元一支,我可以买几支?别看这么简单,二年级孩子初看这个题目是会懵的。因为它不再是分一分了。我们需要回到除法连续减的本质上来。买一支5元,我们从35里减掉5,还有钱我们再买,一直买到我们没有钱。
在这里5元其实是我们一次分出去的数量,而7是我们分的次数。
在这里使用除法的话:
我们需要把被除数理解为总量,把除数理解为平均分后每份的数量,结果就是总量包含的份数。
小孩子其实没有理解这里面的道理,他们只是看到老师的示范,记住而已。如果孩子你想给孩子讲,就告诉他:现在我们一次要分出去5,看我们能分几次,然后画一画数轴——用除法。这样就可以了,因为课本上就是这样呈现的。理解了这点,孩子在处理其他包含除的时候就基本没问题了。比如一根绳子20米,4米一截,能截出来几截?孩子脑子就有个模型了,一次要分出去4米,能分几次?20÷4
在这里我有个提醒:
不重视课本,只做题的孩子,在概念理解上,是有bug的。他们在处理一些有套路的题型时,由于做题多,看起来很迅捷,但是到概念越来越难,题目变形多的时候,劣势救出来了。
回归课本不是一句空话,学数学的第一步还是把课本吃透。
我们的课本如今的编写看起来是更容易了,其实是在让孩子们从本质上理解数学概念。
6. 倍数
爸爸36,儿子6岁,爸爸的岁数是儿子的几倍?这个概念是由包含除延伸过来的。在小学课本里,直接套上包含除的本意,然后告诉孩子:
a里面有几个b,a就是有b的几倍。北师大版本的倍数,直接放到了除法章节内,我认为是非常合理的。这样即便反过来问,3的2倍是多少?孩子们也可以通过脑海里的图像演示,写出算式3×2=6.
更进一步,有时候倍数除出来不是整数。1是2的几倍?这个问题,可以转换成问题:
1里面有几个2?根据课本示范,1÷2=½。1是2的½倍,2×½=1.闭环了。只是,学到这里我们说倍数说的比较少,而说比值。1跟2的比值是½。或者直接来到分数里,套用分数的概念。这都是后话了,改天再讲。
以上举的例子都是个位数的除法。两位数、三位数也一样。只是数大了,原理没有变。比如2880÷40。我们要把2880元分给40个人,一个人我们先分一元,就是一下子分掉40元,那我们连续减40,直到把2880分完。但这样太麻烦了,我们能不能一个人先分一个百?不行,不够,这里一共28个百。我们一个人先分一个十,这里有288个十。于是竖式从十位开始。可以给40个人一人分7个十,剩下8个十。8个十当成80个,分给40个人,一人分2个。到这里分完了。一样的。从反复减太麻烦,到升级成平均分,用乘法口诀参与计算,再到包含除、倍数、比值、小数、分数、分式……
你get到了吗?到这里,关于除法,该说都差不多说完了。篇幅太长了,改天有感,再接着聊。再见。