1. 从袁隆平院士“不喜欢”数学说起
曾在2001年获得国家科技最高奖的“杂交稻之父”袁隆平院士说过:“我最喜欢外语、地理、化学,最不喜欢数学,因为在学正负数的时候,我搞不清为什么负负相乘得正,就去问老师,老师说‘你记得就是’,学几何时,对一个定理有疑义,去问,还是一样回答,我由此得出结论,数学不讲道理,于是不再理会,对数学兴趣不大,成绩不好.”
但是袁院士没有就此罢休,2001年2月,他和著名数学家吴文俊获得首届“国家最高科技奖”,两人并排坐在一起,他还特意向这位数学大师问及负负得正的道理,吴院士的解释他又没弄清. 于是,他感叹:这辈子估计是搞不清了. 当然他也表示不明白负负得正的道理,并没有影响其研究杂交水稻.
我们知道,减法可以统一成加法,乘法是加法的简化运算,很容易理解两个正数相乘、一个正数与一个负数相乘的结果,但两个负数相乘是不容易理解的. 我们希望本文能为同学们理解“负负得正”提供一些帮助.
2. “负负得正”可以这样“被发现”
演算并猜想,容易发现有理数乘法法则:同号得正,异号得负,并把绝对值相乘.
如果不满足于“负负得正”的“发现”,让我们来看看大洋彼岸的美国加州大学伯克利分校教授、世界知名的几何学家、美国国家数学委员会成员伍鸿熙先生有怎样精彩的阐述.
3. 美国数学家伍鸿熙关于“负负得正”的阐述
先回到数轴,两个数的符号相反意味着这两个数位于数轴上0的两侧,进一步可得到,一个数的相反数的相反数是它本身,例如-(-3)=3,0是它自身的相反数.
在数轴上,负数是位于0左边的点,更明确地说,因为每个正数都是0右边的一点,所以它取负之后就是位于0左边与0距离保持不变的点. 我们可以考虑分数3.4,它取负后的负数-3.4与它关于0互为镜面对称点,如图所示.
我们会发现(-2) ×(-3)=2×3的一个关键步骤是(-1) ×(-1)=1的理由.
让我们采取一种间接的方法来问:(-1) ×(-1)+(-1)是否等于0?如果是这样,我们将看到(-1) ×(-1)=1,任务就完成了. (-1) ×(-1)与较长的表达式(-1) ×(-1)+(-1)之间的关键的区别在于,在后一个式子上我们可以做具体的计算!借助于分配律:
(-1) ×(-1)+(-1)=(-1) ×(-1)+1×(-1)=[(-1)+1] ×(-1)=0×(-1)=0.
注意到,只要我们得到[(-1)+1] × (-1),我们就退回了有理数加法运算中,找到了“上位知识”(互为相反数的两个数和为0),我们用熟悉的方法(或说已具有的运算经验)说明了(-1) ×(-1)=1.
现在,我们尝试证明(-2) ×(-3)=2×3.先来证明(-1) ×(-3)=1×3.
我们有(-1) ×[(-1)+(-1)+(-1)]=1+1+1=3,因此,(-1) ×(-3)=3.
于是就能够很容易完成(-2) ×(-3)=2×3. (-2) ×(-3)=[(-1)+(-1)]×(-3)=(-1) ×(-3)+(-1) ×(-3)=3+3=2×3.
回顾上面的推理,我们可以清晰地看到,最关键的步骤是应用分配律,没有它,就不可能实现问题的突破.
(作者单位:江苏省海安县李堡镇初级中学)