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
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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?
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说出有理数减法法则:减去一个数等于什么?
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用上面的法则计算,并说出每一步用的是哪一条法则:
先看答案
- 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。
- 减法法则。 减去一个数,等于加上这个数的相反数,也就是 。
- 六个计算结果:
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 是“向右三格”, 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 。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 :
方向没变,还是向左;路走了 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:,方向还是向右。
3. 方向相反:先抵消,再看剩下哪一段
再看 。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 :
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, 比 小,所以取正号,再用 得到 。
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:
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: 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:
意思是:把 再加上 ,必须正好回到 。 换个说法,从 出发走完 这一步,要正好落在 。
那就来看 行不行。从 出发:
- 先按 走一步;
- 再按 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 。所以 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 。
拿 检验一下:
- 按减法想: 加上 要等于 3,也就是从 走到 ,是向右五格,所以结果是 。
- 按“加上相反数”算: 的相反数是 ,所以 ,也是向右五格。
两条路走的是同一步,结果当然相同。再看 :从 走回 是向左三格,换成 ,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 | |
| 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 | |
| 异号,绝对值相等 | 方向相反,正好抵完 | 和是 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 |
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
- 和 分别等于多少?各用了哪一条法则?
- 计算 。只换减数的符号,被减数要不要动?
- 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:,两步都向左,同号相加,取负号、绝对值相加;,两步方向相反, 较大,所以取负号,再用 得到 。
第 2 题:。被减数 不动,只把减数 换成相反数 ;换完就是异号两数相加,取正号,。
第 3 题:例如 。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。