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wanlufei 的题本
初一数学·约 12 分钟·二维图解

用“走路”理解有理数加法法则与减法法则

把有理数看成数轴上有方向的一步:加正数向右走,加负数向左走。三段加法法则和减法法则都能从同一次走路里看出来,不用背口诀。

题目

  1. 说出有理数加法法则:同号两数相加怎样做?异号两数相加,绝对值相等时和是多少?绝对值不相等时又怎样做?

  2. 说出有理数减法法则:减去一个数等于什么?

  3. 用上面的法则计算,并说出每一步用的是哪一条法则:

(8)+(5);(8)+5;8+(5);(8)+8;58;2(5).\begin{aligned} &(-8)+(-5);\qquad (-8)+5;\qquad 8+(-5);\qquad (-8)+8;\\ &5-8;\qquad 2-(-5). \end{aligned}

先看答案

  1. 加法法则。 同号两数相加:取相同的符号,并把绝对值相加。异号两数相加:绝对值相等时和是 0;绝对值不相等时,取绝对值较大的加数的符号,并用较大的绝对值减去较小的绝对值。
  2. 减法法则。 减去一个数,等于加上这个数的相反数,也就是 ab=a+(b)a-b=a+(-b)
  3. 六个计算结果:
(8)+(5)=13,(8)+5=3,8+(5)=3,(8)+8=0,58=3,2(5)=7.\begin{aligned} (-8)+(-5)&=-13, & (-8)+5&=-3, & 8+(-5)&=3,\\ (-8)+8&=0, & 5-8&=-3, & 2-(-5)&=7. \end{aligned}

这六道小题用的是同一件事:在数轴上走一步。 方向由数的符号决定,走多远由绝对值决定。下面把这件事说清楚,三条加法法则和一条减法法则就都是它的结论。

1. 一个数就是一步:符号定方向,绝对值定格数

在数轴上把加号读成“继续走”:

  • 加一个正数,就向右走。走几格?走这个数的绝对值那么多格。
  • 加一个负数,就向左走。走几格?还是走它的绝对值那么多格。

例如 +3+3 是“向右三格”,3-3 是“向左三格”。这两个动作方向相反、格数相同,正是相反数的意思。

加法就是接连走两步:先按第一个加数走一步,再按第二个加数从落点继续走一步。最后停在哪里,和就是多少。

2. 方向相同:越走越远,长度相加

先看 (2)+(3)(-2)+(-3)。两个加数都是负数,两步都向左:先向左二格,从落点再向左三格,一共向左五格,停在 5-5

(2)+(3)=5(-2)+(-3)=-5

方向没变,还是向左;路走了 2+3=52+3=5 格。这正好就是同号两数相加的法则:取相同的符号,并把它们的绝对值相加。

两个正数相加也是同一个道理,只是两步都向右:2+3=52+3=5,方向还是向右。

3. 方向相反:先抵消,再看剩下哪一段

再看 (3)+5(-3)+5。先向左三格,再向右五格。向右的五格里,前三格正好把向左的三格抵消掉,回到起点;还剩下两格继续向右,所以停在 22

(3)+5=2(-3)+5=2

抵消不改变方向,只减少格数。 剩下的是哪一段,结果就往哪边走,走剩下那么多格。所以异号两数相加时:

  • 谁的绝对值大,结果就带着谁的符号——因为抵消完,剩下的那段属于它;
  • 格数用较大的绝对值减去较小的绝对值——剩下的就是这段差。

同一个例子里,3=3|-3|=35=5|5|=5 小,所以取正号,再用 53=25-3=2 得到 22

如果两段方向相反、格数又恰好相等,那就一格不剩,抵消得干干净净:

(4)+4=0(-4)+4=0

这就是绝对值相等时和为 0 的情形。互为相反数的两个数相加得 0,说的就是这件事。

下面这个演示把三步都放在同一条数轴上。可以按“跟着讲解走”听一遍,也可以切到“我自己试”,自己安排起点和两段各走多远,观察两段箭头方向不同时结果怎样变化。

4. 减法:把要减掉的那一步掉头

前面的加法都是“从起点往外走”。减法不同,它要回答:aba-b 到底是哪个数?

减法和加法是互相倒回去的运算,所以它必须满足一条要求:

(ab)+b=a(a-b)+b=a

意思是:aba-b 再加上 bb,必须正好回到 aa 换个说法,从 aba-b 出发走完 bb 这一步,要正好落在 aa

那就来看 a+(b)a+(-b) 行不行。从 aa 出发:

  1. 先按 b-b 走一步;
  2. 再按 bb 走一步。

这两步方向相反、格数相同,正好把彼此走回来,结果一定是 aa。所以 a+(b)a+(-b) 完全符合上面那条要求。

结论就是减法法则

减去一个数,等于加上这个数的相反数,即 ab=a+(b)a-b=a+(-b)

3(2)3-(-2) 检验一下:

  • 按减法想:3(2)3-(-2) 加上 2-2 要等于 3,也就是从 2-2 走到 33,是向右五格,所以结果是 55
  • 按“加上相反数”算:2-2 的相反数是 22,所以 3(2)=3+2=53-(-2)=3+2=5,也是向右五格。

两条路走的是同一步,结果当然相同。再看 585-8:从 88 走回 55 是向左三格,换成 5+(8)=35+(-8)=-3,也是向左三格。

所以做减法的步骤只有两步:先把减数换成它的相反数,再按加法法则走两步。

5. 三条法则,一句总纲

把上面的走路模型收成一句总纲,再回头看三条加法法则,就只是它的三种情形:

遇到的情况两步的方向法则怎么说例子
同号两数相加方向相同,越走越远取相同的符号,绝对值相加(2)+(3)=5(-2)+(-3)=-5
异号,绝对值不等方向相反,先抵消取绝对值较大的加数的符号,较大的绝对值减较小的绝对值(3)+5=2(-3)+5=2
异号,绝对值相等方向相反,正好抵完和是 0(4)+4=0(-4)+4=0
减法把减数那一步掉头减去一个数,等于加上它的相反数2(5)=2+5=72-(-5)=2+5=7

判断顺序永远是:先看符号定方向 → 再看绝对值定格数 → 方向相反就先抵消。 换掉具体的数字、把整数改成分数或小数,这个顺序都不变;因为变的只是“走几格”,方向与抵消的道理没有变。

检查自己是否看懂

  1. (7)+(4)(-7)+(-4)(7)+4(-7)+4 分别等于多少?各用了哪一条法则?
  2. 计算 3(9)-3-(-9)。只换减数的符号,被减数要不要动?
  3. 想一个例子说明“减法会让结果变大”,并用数轴上的走法解释为什么。
查看答案与理由

第 1 题:(7)+(4)=11(-7)+(-4)=-11,两步都向左,同号相加,取负号、绝对值相加;(7)+4=3(-7)+4=-3,两步方向相反,7=7|-7|=7 较大,所以取负号,再用 74=37-4=3 得到 3-3

第 2 题:3(9)=3+9=6-3-(-9)=-3+9=6。被减数 3-3 不动,只把减数 9-9 换成相反数 99;换完就是异号两数相加,取正号,93=69-3=6

第 3 题:例如 2(5)=72-(-5)=7。原来的第二步是向左五格,减去它就要把这一步掉头成向右五格,从 2 向右走五格停在 7,所以结果比 2 大。只要减数是负数,减去它就等于加上一个正数,结果一定变大。