Дробная часть - Fraction

Торт с удаленной четвертью (одной четвертью). Показаны оставшиеся три четверти. Пунктирными линиями обозначены места, где торт можно разрезать, чтобы разделить его на равные части. Каждую четверть торта обозначается дробью 1/4.

А дробная часть (из латинский перелом, «сломанный») представляет собой часть целого или, в более общем смысле, любое количество равных частей. При разговоре на повседневном английском языке дробь описывает количество частей определенного размера, например половина, восемь пятых, три четверти. А общий, пошлый, или же просто дробь (примеры: и ) состоит из числитель отображается над линией (или перед косой чертой) и ненулевой знаменатель, отображается под (или после) этой строкой. Числители и знаменатели также используются в дробях, которые не являются общий, включая сложные дроби, сложные дроби и смешанные числа.

В положительных дробях числитель и знаменатель равны натуральные числа. Числитель представляет собой количество равных частей, а знаменатель указывает, сколько из этих частей составляют единицу или целое. Знаменатель не может быть нулевым, потому что нулевые части никогда не могут составлять целое. Например, в дроби 3⁄4 числитель 3 говорит нам, что дробь представляет 3 равные части, а знаменатель 4 говорит нам, что 4 части составляют целое. Картинка справа иллюстрирует или34 торта.

Обычная дробь - это число, которое представляет собой Рациональное число. Это же число также может быть представлено как десятичный, процент или отрицательный показатель степени. Например, 0,01, 1% и 10−2 все равны дроби 1/100. Целое число можно представить как имеющий неявный знаменатель, равный единице (например, 7 равно 7/1).

Другое использование дробей - представление соотношения и разделение.[1] Таким образом, фракция 3/4 также может использоваться для обозначения соотношения 3: 4 (отношение части к целому) и деления 3 ÷ 4 (три, деленные на четыре). Правило ненулевого знаменателя, которое применяется при представлении деления в виде дроби, является примером правила, которое деление на ноль не определено.

Мы также можем записывать отрицательные дроби, которые представляют собой противоположность положительной дроби. Например, если 1/2 представляет собой прибыль в полдоллара, тогда -1/2 представляет собой потерю в полдоллара. Из-за правил деления чисел со знаком (которые частично утверждают, что отрицательное, деленное на положительное, отрицательное), -1/2, –1/2 и 1/–2 все представляют одну и ту же дробь - отрицательную половину. И поскольку негатив, разделенный на негатив, дает позитив, –1/–2 представляет собой положительную половину.

В математике набор всех чисел, которые можно выразить в виде a / b, где a и b - целые числа и b не равно нулю, называется набором рациональных чисел и обозначается символом Q,[2] что означает частное. Число является рациональным числом именно тогда, когда оно может быть записано в такой форме (то есть как обычная дробь). Однако слово дробная часть также может использоваться для описания математических выражений, не являющихся рациональными числами. Примеры такого использования включают алгебраические дроби (частные алгебраических выражений) и выражения, содержащие иррациональные числа, Такие как 2/ 2 (см. квадратный корень из 2 ) и π / 4 (см. доказательство того, что π иррационально ).

Словарный запас

В дроби количество описываемых равных частей составляет числитель (из латинский числитель, "счетчик" или "нумератор"), а тип или разновидность частей - это знаменатель (из латинский знаменатель, «вещь, которая называет или обозначает»).[3][4] Например, дробь85 состоит из восьми частей, каждая из которых относится к типу «пятая». С точки зрения разделение, числитель соответствует дивиденд, а знаменатель соответствует делитель.

Неформально числитель и знаменатель можно различать только путем размещения, но в формальном контексте они обычно разделяются знаком. фракционный бар. Полоса дроби может быть горизонтальной (как в 1/3), наклонный (как в 2/5) или диагональный (как в49).[5] Эти отметки соответственно известны как горизонтальная полоса; косая черта, слэш (нас ), или же Инсульт (Великобритания ); и дробная черта солидус,[6] или же дробная косая черта.[n 1] В типография, дроби, расположенные вертикально, также известны как "en " или же "орех дроби ", а диагональные - как"Эм "или" дроби баранины ", в зависимости от того, занимает ли дробь с однозначным числителем и знаменателем долю узкого en квадрат или шире Эм квадрат.[5] В традиционных наборщик, элемент типа с полной дробью (например, 1/2) была известна как «случайная дробь», в то время как дроби, представляющие только часть дроби, назывались «дробными дробями».

Знаменатели английских дробей обычно выражаются как порядковые номера, во множественном числе, если числитель не один. (Например,25 и35 оба читаются как число «пятых».) Исключения включают знаменатель 2, который всегда читается как «половина» или «половинки», знаменатель 4, который может быть альтернативно выражен как «четверть» / «четверти» или как « четвертый "/" четвертый "и знаменатель 100, который может быть альтернативно выражен как" сотые "/" сотые "или"процентов ".

Когда знаменатель равен 1, он может быть выражен в терминах «целых», но чаще игнорируется, а числитель читается как целое число. Например, 3/1 можно описать как «три целых» или просто как «три». Если числитель равен единице, его можно опустить (например, «десятая часть» или «каждая четверть»).

Вся фракция может быть выражена как единый состав, в этом случае он переносится через дефис, или как количество дробей с числителем, равным единице, в этом случае это не так. (Например, «две пятых» - это дробь 2/5 и «две пятых» - это та же дробь, которая понимается как 2 случая15.) Дроби всегда следует переносить через дефис при использовании в качестве прилагательных. В качестве альтернативы дробь можно описать, прочитав ее как числитель «над» знаменателем, при этом знаменатель будет выражен как количественное числительное. (Например, 3/1 также может быть выражено как «три над одним».) Термин «сверх» используется даже в случае дробей с солидусом, когда числа ставятся слева и справа от косая черта. (Например, 1/2 может читаться как "половина", "одна половина" или "один больше двух".) Дроби с большими знаменателями, которые нет степени десяти часто передаются таким образом (например, 1/117 как «один больше ста семнадцати»), тогда как знаменатели, знаменатели которых делятся на десять, обычно читаются обычным порядковым образом (например, 6/1000000 как «шестимиллионную», «шестимиллионную» или «шестимиллионную»).

Формы дробей

Простые, распространенные или вульгарные дроби

А простая дробь (также известный как обыкновенная дробь или же вульгарная фракция, где vulgar в переводе с латыни означает "обычный") - это Рациональное число написано как а/б или же , куда а и б оба целые числа.[10] Как и в случае с другими дробями, знаменатель (б) не может быть нулевым. Примеры включают , , , и . Этот термин первоначально использовался для отличия этого типа дроби от дроби. шестидесятеричная дробь используется в астрономии.[11]

Общие дроби могут быть положительными или отрицательными, и они могут быть правильными или неправильными (см. ниже). Сложные дроби, комплексные дроби, смешанные числа и десятичные дроби (см. Ниже) не обыкновенные дроби; хотя, если они не являются иррациональными, их можно оценить до общей дроби.

  • А единичная дробь обыкновенная дробь с числителем 1 (например, ). Доли единицы также могут быть выражены с помощью отрицательных показателей, как в 2−1, что представляет собой 1/2, и 2−2, что представляет собой 1 / (22) или 1/4.
  • А диадическая фракция - обыкновенная дробь, в знаменателе которой сила двух, например .

Правильные и неправильные дроби

Обычные дроби могут быть классифицированы как правильные и неправильные. Когда числитель и знаменатель положительны, дробь называется правильной, если числитель меньше знаменателя, и неправильной в противном случае.[12][13] Концепция «неправильной дроби» - это поздняя разработка, а терминология основана на том, что «дробь» означает «кусок», поэтому правильная дробь должна быть меньше 1.[11] Это объяснялось в учебнике 17 века. Земля искусств.[14][15]

В общем, обычная дробь называется правильная дробь, если абсолютная величина дроби строго меньше единицы, то есть, если дробь больше -1 и меньше 1.[16][17] Говорят, что это неделимая дробь, а иногда верхняя тяжелая фракция,[18] если абсолютное значение дроби больше или равно 1. Примеры правильных дробей - 2/3, –3/4 и 4/9, тогда как примеры неправильных дробей - 9/4, –4/3 и 3/3.

Взаимные и «невидимый знаменатель»

В взаимный дроби - это другая дробь, в которой поменяли местами числитель и знаменатель. Взаимность , например, . Произведение дроби на обратную величину равно 1, следовательно, обратная величина равна мультипликативный обратный доли. Обратная величина правильной дроби является неправильной, а обратная величина неправильной дроби, не равной 1 (то есть числитель и знаменатель не равны), является правильной дробью.

Когда числитель и знаменатель дроби равны (, например), его значение равно 1, поэтому дробь неправильная. Его обратная величина также имеет значение 1 и тоже неверна.

Любое целое число можно записать в виде дроби с числом один в знаменателе. Например, 17 можно записать как , где 1 иногда называют невидимый знаменатель. Следовательно, у каждой дроби или целого числа, кроме нуля, есть обратная величина. Например. величина, обратная 17 .

Соотношения

А соотношение - это отношение между двумя или более числами, которое иногда можно выразить дробью. Как правило, несколько элементов группируются и сравниваются в соотношении, указывающем численно взаимосвязь между каждой группой. Соотношения выражаются как «группа 1 к группе 2 ... к группе п". Например, если в автопарке было 12 машин, из которых

  • 2 белые,
  • 6 красные, а
  • 4 желтые,

тогда соотношение красных, белых и желтых автомобилей составляет 6: 2: 4. Соотношение желтых автомобилей и белых автомобилей составляет 4: 2 и может быть выражено как 4: 2 или 2: 1.

Отношение часто преобразуется в дробь, когда оно выражается как отношение к целому. В приведенном выше примере соотношение желтых автомобилей ко всем машинам на участке составляет 4:12 или 1: 3. Мы можем преобразовать эти отношения в дроби и сказать, что412 машин или13 машин желтого цвета. Следовательно, если человек случайно выбрал одну машину на участке, то есть шанс один из трех или вероятность что он будет желтым.

Десятичные дроби и проценты

А десятичная дробь - дробь, знаменатель которой не указан явно, но понимается как целая степень десяти. Десятичные дроби обычно выражаются в десятичной системе счисления, в которой подразумеваемый знаменатель определяется числом цифры справа от десятичный разделитель, появление которых (например, точка, точка (•), запятая) зависит от локали (см. примеры в десятичный разделитель ). Таким образом, для 0,75 числитель равен 75, а подразумеваемый знаменатель равен 10 во второй степени, а именно 100, потому что справа от десятичного разделителя стоят две цифры. В десятичных числах больше 1 (например, 3,75) дробная часть числа выражается цифрами справа от десятичной дроби (в данном случае значение 0,75). 3,75 можно записать как неправильную дробь, 375/100, или как смешанное число, .

Десятичные дроби также можно выразить с помощью научная нотация с отрицательными показателями, такими как 6.023×10−7, что составляет 0,0000006023. В 10−7 представляет собой знаменатель 107. Деление на 107 перемещает десятичную точку на 7 знаков влево.

Десятичные дроби с бесконечным числом цифр справа от десятичного разделителя представляют собой бесконечная серия. Например, 1/3 = 0,333 ... представляет собой бесконечный ряд 3/10 + 3/100 + 3/1000 + ....

Другой вид дроби - это процент (Латинский процентов означает «за сотню», представленную символом%), в котором подразумеваемый знаменатель всегда равен 100. Таким образом, 51% означает 51/100. Таким же образом обрабатываются проценты больше 100 или меньше нуля, например 311% равно 311/100, а −27% равно −27/100.

Родственная концепция промилле или же частей на тысячу (ppt) имеет подразумеваемый знаменатель 1000, в то время как более общий частей на обозначение, как в 75 частей на миллион (ppm), означает, что соотношение составляет 75/1000000.

Использование обыкновенных дробей или десятичных дробей часто зависит от вкуса и контекста. Общие дроби используются чаще всего, когда знаменатель относительно мал. К мысленный расчет, легче умножать 16 на 3/16, чем для того же вычисления с использованием десятичного эквивалента дроби (0,1875). И больше точный например, умножить 15 на 1/3, чем умножить 15 на любое десятичное приближение одной трети. Денежные значения обычно выражаются в виде десятичных дробей со знаменателем 100, то есть с двумя десятичными знаками, например 3,75 доллара. Однако, как отмечалось выше, в британской валюте до десятичной дроби шиллинги и пенсы часто имели форму (но не значение) дробной части, например 3/6 (читается «три и шесть»), что означает 3 шиллинга и 6 пенсов и не имеющий отношения к дроби 3/6.

Смешанные числа

А смешанная цифра (также называемый смешанная фракция или же смешанное число) - традиционное обозначение суммы ненулевого целого числа и правильной дроби (имеющей один и тот же знак). Он используется в основном при измерении: дюймов, например. В научных измерениях почти всегда используется десятичная система счисления, а не смешанные числа. Сумма подразумевается без использования видимого оператора, такого как соответствующий "+". Например, при ссылке на два целых торта и три четверти другого торта цифры, обозначающие целую часть и дробную часть торта, пишутся рядом друг с другом как вместо однозначной записи Отрицательные смешанные числа, как в , рассматриваются как Любая такая сумма весь плюс часть может быть преобразован в неделимая дробь применяя правила добавление непохожих количеств.

Эта традиция формально противоречит обозначениям в алгебре, где соседние символы без явного инфиксный оператор, обозначают продукт. В выражении , «понятная» операция - это умножение. Если заменяется, например, дробью , "понятное" умножение необходимо заменить явным умножением, чтобы избежать появления смешанного числа.

Когда предполагается умножение, можно записать как

или же или же

Неправильную дробь можно преобразовать в смешанное число следующим образом:

  1. С помощью Евклидово деление (деление с остатком), разделите числитель на знаменатель. В этом примере , разделим 11 на 4. 11 ÷ 4 = 2 остатка 3.
  2. В частное (без остатка) становится целой частью смешанного числа. Остаток становится числителем дробной части. В этом примере 2 - это целая часть числа, а 3 - числитель дробной части.
  3. Новый знаменатель совпадает со знаменателем неправильной дроби. В примере это 4. Таким образом .

Исторические представления

Египетская фракция

An Египетская фракция это сумма различных положительных единичных дробей, например . Это определение происходит из того факта, что древние египтяне выразил все дроби, кроме , и таким образом. Каждое положительное рациональное число можно разложить до египетской дроби. Например, можно записать как Любое положительное рациональное число может быть записано в виде суммы единичных дробей бесконечным числом способов. Два способа написать находятся и .

Комплексные и сложные фракции

В сложная дробь, либо числитель, либо знаменатель, либо оба являются дробью или смешанным числом,[19][20] соответствующее делению на фракции. Например, и сложные дроби. Чтобы уменьшить сложную дробь до простой дроби, считайте самую длинную строку дроби представляющей деление. Например:

Если в сложной дроби нет уникального способа определить, какие строки дроби имеют приоритет, то это выражение неправильно сформировано из-за двусмысленности. Итак, 5/10/20/40 не является допустимым математическим выражением из-за множества возможных интерпретаций, например в качестве

или как

А сложная фракция - это дробная часть или любое количество дробей, связанных со словом из,[19][20] соответствующий умножению дробей. Чтобы уменьшить составную дробь до простой дроби, просто произведите умножение (см. Раздел о умножение ). Например, из - сложная дробь, соответствующая . Термины составная фракция и сложная фракция тесно связаны, и иногда один используется как синоним другого. (Например, сложная фракция эквивалентна комплексной дроби .)

Тем не менее, "сложная фракция" и "сложная фракция" могут считаться устаревшими.[21] и теперь не используются четко определенным образом, отчасти даже взяты как синонимы друг друга[22] или для смешанных цифр.[23] Они потеряли свое значение как технические термины, а атрибуты «сложный» и «составной», как правило, используются в их повседневном значении «состоящий из частей».

Арифметика с дробями

Как и целые числа, дроби подчиняются коммутативный, ассоциативный, и распределительный законы и правила против деление на ноль.

Эквивалентные фракции

Умножение числителя и знаменателя дроби на то же (ненулевое) число дает дробь, эквивалентную исходной дроби. Это верно, потому что для любого ненулевого числа , дробь . Следовательно, умножая на эквивалентно умножению на единицу, и любое число, умноженное на единицу, имеет то же значение, что и исходное число. В качестве примера начнем с дроби . Когда числитель и знаменатель умножаются на 2, результат , который имеет то же значение (0.5), что и . Чтобы представить это наглядно, представьте себе разрезание торта на четыре части; две части вместе () сделать половину торта ().

Упрощающие (уменьшающие) дроби

Разделение числителя и знаменателя дроби на одно и то же ненулевое число также даст эквивалентную дробь. Если числитель и знаменатель дроби делятся на число (называемое множителем) больше 1, то дробь может быть уменьшена до равной дроби с меньшим числителем и меньшим знаменателем. Для этого наибольший общий делитель определяется, и числитель и знаменатель делятся на этот коэффициент. Например, если числитель и знаменатель дроби делятся на тогда их можно записать как и поэтому дробь становится , который можно уменьшить, разделив числитель и знаменатель на дать уменьшенную фракцию

Если числитель и знаменатель не делят множителей больше 1, тогда дробь называется несводимый, в самых низких терминах или в самых простых терминах. Например, не в наименьшем значении, поскольку 3 и 9 можно точно разделить на 3. Напротив, является в самом низком выражении - единственное положительное целое число, которое входит и в 3, и в 8, равно 1.

Используя эти правила, мы можем показать, что = = = .

В качестве другого примера, поскольку наибольший общий делитель 63 и 462 равен 21, дробь можно свести к наименьшему числу, разделив числитель и знаменатель на 21:

В Евклидов алгоритм дает метод нахождения наибольшего общего делителя любых двух натуральных чисел.

Сравнение фракций

Сравнение дробей с одинаковым положительным знаменателем дает тот же результат, что и сравнение числителей:

потому что 3 > 2, и равные знаменатели положительные.

Если равные знаменатели отрицательны, то для дробей справедлив противоположный результат сравнения числителей:

Если две положительные дроби имеют один и тот же числитель, то дробь с меньшим знаменателем является большим числом. Когда целое делится на равные части, если для создания целого требуется меньше равных частей, тогда каждая часть должна быть больше. Когда две положительные дроби имеют один и тот же числитель, они представляют собой одинаковое количество частей, но в дроби с меньшим знаменателем части больше.

Один из способов сравнить дроби с разными числителями и знаменателями - найти общий знаменатель. Сравнивать и , они преобразуются в и (где точка означает умножение и является символом, альтернативным ×). потом bd является общим знаменателем, а числители объявление и до н.э можно сравнить.Для сравнения дробей необязательно определять значение общего знаменателя - можно просто сравнить объявление и до н.э, без оценки bd, например, сравнение  ? дает .

Для более трудоемкого вопроса  ? умножьте верхнюю и нижнюю часть каждой дроби на знаменатель другой дроби, чтобы получить общий знаменатель, получив  ? . Нет необходимости рассчитывать - нужно сравнивать только числители. Поскольку 5 × 17 (= 85) больше, чем 4 × 18 (= 72), результатом сравнения будет .

Поскольку каждое отрицательное число, включая отрицательные дроби, меньше нуля, а каждое положительное число, включая положительные дроби, больше нуля, отсюда следует, что любая отрицательная дробь меньше любой положительной дроби. Это позволяет, вместе с приведенными выше правилами, сравнивать все возможные дроби.

Добавление

Первое правило сложения состоит в том, что можно добавлять только одинаковые количества; например, различное количество кварталов. В отличие от величин, таких как добавление третей к четвертям, необходимо сначала преобразовать в аналогичные количества, как описано ниже: Представьте себе карман, содержащий две четверти, и другой карман, содержащий три четверти; Всего их пять кварталов. Поскольку четыре квартала эквивалентны одному (доллару), это можно представить следующим образом:

.
Если торта добавляется в торта, куски необходимо преобразовать в сопоставимые количества, например, восьмые или четвертинки торта.

Добавление непохожих количеств

Чтобы добавить фракции, содержащие различающиеся количества (например, четверти и трети), необходимо преобразовать все суммы в одинаковые количества. Легко определить выбранный тип дроби для преобразования; просто умножьте два знаменателя (нижнее число) каждой дроби. В случае целого числа применить невидимый знаменатель

При добавлении четвертей к третям оба типа дроби преобразуются в двенадцатые, таким образом:

Рассмотрите возможность добавления следующих двух величин:

Сначала конвертируем на пятнадцатые, умножив числитель и знаменатель на три: . С равно 1, умножение на не меняет значение дроби.

Во-вторых, преобразовать на пятнадцатые, умножив числитель и знаменатель на пять: .

Теперь видно, что:

эквивалентно:

Этот метод можно выразить алгебраически:

Этот алгебраический метод всегда работает, тем самым гарантируя, что сумма простых дробей всегда снова будет простой дробью. Однако, если отдельные знаменатели содержат общий множитель, можно использовать меньший знаменатель, чем произведение этих значений. Например, при добавлении и у единых знаменателей есть общий множитель и поэтому вместо знаменателя 24 (4 × 6) можно использовать деленный вдвое знаменатель 12, уменьшая не только знаменатель в результате, но и множители в числителе.

Наименьший возможный знаменатель равен наименьший общий множитель единичных знаменателей, которая получается в результате деления механического кратного на все общие множители единичных знаменателей. Это называется наименьшим общим знаменателем.

Вычитание

Процесс вычитания дробей, по сути, такой же, как и процесс их сложения: найдите общий знаменатель и замените каждую дробь на эквивалентную дробь с выбранным общим знаменателем. Полученная дробь будет иметь этот знаменатель, а ее числитель будет результатом вычитания числителей исходных дробей. Например,

Умножение

Умножение дроби на другую дробь

Чтобы умножить дроби, умножьте числители и знаменатели. Таким образом:

Чтобы объяснить процесс, рассмотрите одну треть одного квартала. На примере торта: если три маленьких кусочка одинакового размера составляют четверть, а четыре четверти составляют одно целое, то двенадцать таких маленьких одинаковых ломтиков составляют одно целое. Следовательно, треть четверти - двенадцатая. Теперь рассмотрим числители. Первая фракция, две трети, вдвое больше одной трети. Поскольку одна треть четверти равна одной двенадцатой, две трети четверти равны двум двенадцатым. Вторая дробь, три четверти, в три раза больше одной четверти, поэтому две трети из трех четвертей в три раза больше двух третей одной четверти. Таким образом, две трети умножить на три четверти - это шесть двенадцатых.

Быстрый способ умножения дробей называется «отмена». Фактически во время умножения ответ сводится к наименьшим членам. Например:

Двойка - обычное дело фактор как в числителе левой дроби, так и в знаменателе правой дроби и делится на обе части. Три является общим делителем левого знаменателя и правого числителя и делится на оба.

Умножение дроби на целое число

Поскольку целое число можно переписать как само деленное на 1, нормальные правила умножения дробей все еще могут применяться.

Этот метод работает, потому что дробь 6/1 означает шесть равных частей, каждая из которых является целым.

Умножение смешанных чисел

При умножении смешанных чисел считается предпочтительным преобразовать смешанное число в неправильную дробь.[24] Например:

Другими словами, такой же как Всего получается 11 четвертей (потому что 2 торта, каждое разделенное на четверти, составляет всего 8 четвертей), а 33 четверти - это , так как 8 тортов, каждый из четвертинок, всего 32 четверти.

Разделение

Чтобы разделить дробь на целое число, вы можете либо разделить числитель на число, если оно входит в числитель равномерно, либо умножить знаменатель на число. Например, равно а также равно , что сводится к . Чтобы разделить число на дробь, умножьте это число на взаимный этой фракции. Таким образом, .

Преобразование десятичных дробей в дроби

Чтобы преобразовать обычную дробь в десятичную, проделайте длинное деление десятичных представлений числителя на знаменатель (это идиоматически также выражается как «делите знаменатель на числитель») и округлите ответ до желаемой точности. Например, чтобы изменить14 до десятичной дроби к (" в "), чтобы получить . Чтобы изменить13 до десятичной дроби к (" в ") и остановитесь, когда будет достигнута желаемая точность, например, при десятичные дроби с . Фракция14 можно записать с точностью до двух десятичных цифр, а дробь13 не может быть записан точно как десятичная дробь с конечным числом цифр. Чтобы преобразовать десятичную дробь в дробь, запишите в знаменателе a с последующим количеством нулей, равным количеству цифр справа от десятичной точки, и записать в числитель все цифры исходного десятичного разделителя, просто опуская десятичную точку. Таким образом

Преобразование повторяющихся десятичных знаков в дроби

Десятичные числа, хотя, возможно, более полезны для работы при выполнении вычислений, иногда им не хватает точности, которую имеют обычные дроби. Иногда бесконечное повторяющаяся десятичная дробь требуется для достижения такой же точности. Таким образом, часто бывает полезно преобразовывать повторяющиеся десятичные дроби в дроби.

Предпочтительный[кем? ] способ указать повторяющуюся десятичную дробь - это поместить полосу (известную как винкулум ) над повторяющимися цифрами, например 0.789 = 0,789789789 ... Для повторяющихся шаблонов, где повторяющийся шаблон начинается сразу после десятичной точки, будет достаточно простого деления шаблона на то же количество девяток, что и числа, которые он имеет. Например:

0.5 = 5/9
0.62 = 62/99
0.264 = 264/999
0.6291 = 6291/9999

В случае ведущие нули перед шаблоном, к девяткам добавляется такое же количество конечные нули:

0.05 = 5/90
0.000392 = 392/999000
0.0012 = 12/9900

Если шаблону предшествует неповторяющийся набор десятичных знаков (например, 0,1523987), мы можем записать его как сумму неповторяющихся и повторяющихся частей соответственно:

0.1523 + 0.0000987

Затем преобразуйте обе части в дроби и сложите их, используя методы, описанные выше:

1523 / 10000 + 987 / 9990000 = 1522464 / 9990000

В качестве альтернативы можно использовать алгебру, например, ниже:

  1. Позволять Икс = повторяющееся десятичное число:
    Икс = 0.1523987
  2. Умножьте обе части на 10, достаточно большое (в данном случае 104) для перемещения десятичной точки непосредственно перед повторяющейся частью десятичного числа:
    10,000Икс = 1,523.987
  3. Умножьте обе части на степень 10 (в данном случае 103), что соответствует количеству повторяющихся мест:
    10,000,000Икс = 1,523,987.987
  4. Вычтите два уравнения друг из друга (если а = б и c = d, тогда аc = бd):
    10,000,000Икс − 10,000Икс = 1,523,987.987 − 1,523.987
  5. Продолжите операцию вычитания, чтобы очистить повторяющуюся десятичную дробь:
    9,990,000Икс = 1,523,987 − 1,523
    9,990,000Икс = 1,522,464
  6. Разделите обе стороны на 9 990 000, чтобы получить Икс как дробь
    Икс = 1522464/9990000

Дроби в абстрактной математике

Помимо того, что дроби имеют большое практическое значение, математики также изучают их, проверяя соответствие приведенным выше правилам дробей. последовательный и надежный. Математики определяют дробь как упорядоченную пару из целые числа и для которых операции добавление, вычитание, умножение, и разделение определяются следующим образом:[25]

Эти определения во всех случаях согласуются с определениями, данными выше; только обозначения другие. В качестве альтернативы, вместо определения вычитания и деления как операций, "обратные" дроби по отношению к сложению и умножению могут быть определены как:

Кроме того, связь, указанный как

является отношение эквивалентности фракций. Каждую фракцию из одного класса эквивалентности можно рассматривать как представителя всего класса, а каждый целый класс можно рассматривать как одну абстрактную фракцию. Эта эквивалентность сохраняется указанными выше операциями, т.е. результаты работы с дробями не зависят от выбора представителей из их класса эквивалентности. Формально для сложения фракций

и подразумевать

и аналогично для других операций.

В случае дробей целых чисел дроби а/б с а и б совмещать и б > 0 часто воспринимаются как однозначно определенные представители своих эквивалент фракции, которые считаются одно и тоже Рациональное число. Таким образом, дроби целых чисел составляют поле рациональных чисел.

В более общем смысле, а и б могут быть элементами любого область целостности р, и в этом случае дробь является элементом поле дробей из р. Например, многочлены в одном неопределенном, с коэффициентами из некоторой области целостности D, сами являются целостной областью, назовем ее п. Таким образом, для а и б элементы п, сгенерированный поле дробей это область рациональные дроби (также известное как поле рациональные функции ).

Алгебраические дроби

Алгебраическая дробь - это указанная частное из двух алгебраические выражения. Как и в случае с дробями целых чисел, знаменатель алгебраической дроби не может быть равен нулю. Два примера алгебраических дробей: и . Алгебраические дроби подчиняются тому же поле свойства как арифметические дроби.

Если числитель и знаменатель равны многочлены, как в алгебраическая дробь называется рациональная дробь (или же рациональное выражение). An иррациональная дробь является нерациональным, как, например, тот, который содержит переменную под дробным показателем или корнем, как в .

Терминология, используемая для описания алгебраических дробей, аналогична терминологии, используемой для обычных дробей. Например, алгебраическая дробь находится в младших членах, если единственными общими для числителя и знаменателя множителями являются 1 и -1. Алгебраическая дробь, числитель или знаменатель которой, или и то, и другое содержат дробь, например , называется сложная дробь.

Поле рациональных чисел - это поле дробей целых чисел, в то время как сами числа являются не полем, а скорее область целостности. Точно так же рациональные дроби с коэффициентами в поле образуют поле дробей многочленов с коэффициентом в этом поле. Рассматривая рациональные дроби с действительными коэффициентами, радикальные выражения представляющие числа, такие как также являются рациональными дробями, как и трансцендентные числа Такие как поскольку все и находятся действительные числа, и, таким образом, считаются коэффициентами. Однако эти же числа не являются рациональными дробями с целое число коэффициенты.

Период, термин частичная дробь используется при разложении рациональных дробей на суммы более простых дробей. Например, рациональная дробь можно разложить как сумму двух дробей: Это полезно для вычисления первообразные из рациональные функции (видеть частичное разложение на фракции для большего).

Радикальные выражения

Фракция также может содержать радикалы в числителе и / или знаменателе. Если в знаменателе есть радикалы, может быть полезно рационализировать это (сравнить Упрощенная форма радикального выражения ), особенно если необходимо выполнить дополнительные операции, такие как сложение или сравнение этой дроби с другой. Также удобнее, если деление будет производиться вручную. Когда знаменатель одночлен квадратный корень, его можно рационализировать, умножив верхнюю и нижнюю часть дроби на знаменатель:

Процесс рационализации биномиальный знаменатели включают в себя умножение верхней и нижней части дроби на сопрягать знаменателя так, чтобы знаменатель стал рациональным числом. Например:

Даже если этот процесс приводит к тому, что числитель становится иррациональным, как в приведенных выше примерах, процесс все же может облегчить последующие манипуляции за счет уменьшения количества иррациональных чисел, с которыми нужно работать в знаменателе.

Типографские вариации

В компьютерных дисплеях и типография, простые дроби иногда печатаются как один символ, например ½ (одна половина ). См. Статью о Числовые формы для получения информации об этом в Unicode.

Научные публикации различают четыре способа установки дробей вместе с рекомендациями по использованию:[26]

  • специальные фракции: дроби, которые представлены как один символ с наклонной полосой примерно такой же высоты и ширины, как и другие символы в тексте. Обычно используется для простых дробей, таких как: ½, ⅓, ⅔, ¼ и ¾. Поскольку цифры меньше, разборчивость может быть проблемой, особенно для шрифтов небольшого размера. Они не используются в современных математических обозначениях, но в других контекстах.
  • случайные дроби: подобно специальным дробям, они отображаются как один типографский символ, но с горизонтальной полосой, что делает их прямо. Примером может быть , но отображается с той же высотой, что и другие символы. Некоторые источники включают все представления дробей как случай дроби если они занимают только одно типографское поле, независимо от направления полосы.[27]
  • шиллинг или же фракции солидуса: 1/2, названный так потому, что это обозначение использовалось для недесятичной британской валюты (£ sd ), как в 2/6 для полкроны, что означает два шиллинга и шесть пенсов. В то время как запись «два шиллинга и шесть пенсов» не означала дробь, косая черта теперь используется в дробях, особенно для дробей, встроенных в прозу (а не отображаемых), чтобы избежать неровных строк. Он также используется для дробей внутри дробей (сложные фракции ) или внутри экспонатов для повышения разборчивости. Дроби, записанные таким образом, также известные как штучные дроби,[28] пишутся все на одной типографской строке, но занимают 3 или более типографских пробела.
  • накопленные фракции: . Эта нотация использует две или более строк обычного текста и приводит к изменению интервала между строками при включении в другой текст. Хотя они большие и разборчивые, они могут мешать работе, особенно для простых или сложных фракций.

История

Самые ранние фракции были взаимные из целые числа: древние символы, представляющие одну часть из двух, одну часть из трех, одну часть из четырех и так далее.[29] В Египтяне использовал Египетские фракции c. 1000 до н.э. Около 4000 лет назад египтяне разделили на фракции, используя несколько иные методы. Они использовали наименьшие общие кратные с единицы измерения. Их методы дали тот же ответ, что и современные методы.[30] У египтян также были разные обозначения для диадические дроби в Ахмим Деревянная Табличка и несколько Математический папирус Райнда проблемы.

В Греки использованные единичные дроби и (позже) непрерывные дроби. Подписчики из Греческий философ Пифагор (c. 530 до н.э) обнаружил, что квадратный корень из двух не может быть выражено дробью целых чисел. (Это обычно, хотя, вероятно, ошибочно приписывают Гиппас из Метапонтум, который якобы был казнен за раскрытие этого факта.) 150 до н.э Джайн математики в Индия написал "Стхананга Сутра ", который содержит работы по теории чисел, арифметическим операциям и операциям с дробями.

Современное выражение дробей, известное как бхиннараси кажется, возникла в Индии в результате работы Арьябхатта (c.ОБЪЯВЛЕНИЕ 500),[нужна цитата ] Брахмагупта (c. 628), и Бхаскара (c. 1150).[31] Их работы образуют дроби, помещая числители (санскрит: Амса) по знаменателям (чеда), но без перегородки между ними.[31] В Санскритская литература, дроби всегда выражались как сложение или вычитание целого числа.[нужна цитата ] Целое число было записано в одной строке, а дробь в двух его частях - в следующей строке. Если дробь была отмечена кружком ⟨०⟩ или крестиком ⟨+⟩, она вычитается из целого числа; если такой знак не появляется, считается, что он добавлен. Например, Бхаскара I пишет:[32]

६        १        २
१        १        १
४        ५        ९

что эквивалентно

6        1        2
1        1        −1
4        5        9

и будет записан в современных обозначениях как 61/4, 11/5, и 2 -1/9 (т.е. 18/9).

Горизонтальный фракционный бар впервые засвидетельствован в работе Аль-Хассар (эт. 1200),[31] а Мусульманский математик из Фес, Марокко, которые специализировались на Исламское наследство юриспруденции. В своем обсуждении он пишет: «... например, если вам говорят написать три пятых и одну треть пятого, напишите так: ."[33] Та же дробная запись - дробь перед целым[31]- вскоре появляется в творчестве Леонардо Фибоначчи в 13 веке.[34]

Обсуждая происхождение десятичные дроби, Дирк Ян Струик состояния:[35]

"Введение десятичных дробей в обычную вычислительную практику можно отнести к Фламандский брошюра De Thiende, опубликовано на Лейден в 1585 г. вместе с французским переводом, La Disme, фламандским математиком Саймон Стевин (1548–1620), затем поселился в Северной Нидерланды. Это правда, что десятичные дроби использовались Китайский за много веков до Стевина и персидского астронома Аль-Каши используются как десятичные, так и шестидесятеричный дроби с большой легкостью в его Ключ к арифметике (Самарканд, начало пятнадцатого века) ".[36]

В то время как Персидский математик Джамшид аль-Каши утверждал, что сам открыл десятичные дроби в 15 веке, Дж. Леннарт Берггрен отмечает, что он ошибался, поскольку десятичные дроби были впервые использованы за пять веков до него. Багдади математик Абу'л-Хасан аль-Уклидиси еще в 10 веке.[37][n 2]

Неформальное обучение

Педагогические инструменты

В начальные школы, дроби были продемонстрированы через Удилища Cuisenaire, Бары фракций, дробные полоски, дробные круги, бумага (для складывания или резки), блоки шаблона, кусочки в форме пирога, пластиковые прямоугольники, сетка, точечная бумага, геоборды, счетчики и программное обеспечение.

Документы для учителей

Несколько штатов в США приняли траектории обучения от Инициатива Common Core State Standards Руководство по математическому образованию. Помимо последовательного изучения дробей и операций с дробями, в документе дается следующее определение дроби: «Число, выражаемое в форме куда целое число и положительное целое число. (Слово дробная часть в этих стандартах всегда относится к неотрицательному числу.) "[39] Сам документ также относится к отрицательным дробям.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Некоторые типографы, такие как Bringhurst по ошибке различить косую черту ⟨/ ⟩ Как косая черта и дробная косая черта ⟨ ⟩ Как солидус,[7] хотя на самом деле оба являются синонимами стандартного слэша.[8][9]
  2. ^ Хотя среди ученых-историков-математиков есть некоторые разногласия относительно первенства вклада аль-Уклидиси, нет никаких сомнений в том, что он внес основной вклад в концепцию десятичных дробей.[38]

Рекомендации

  1. ^ Х. Ву, "Неправильное образование учителей математики", Уведомления Американского математического общества, Том 58, Выпуск 03 (март 2011 г.), п. 374 В архиве 2017-08-20 в Wayback Machine
  2. ^ «Сборник математических символов». Математическое хранилище. 2020-03-01. Получено 2020-08-27.
  3. ^ Шварцман, Стивен (1994). The Words of Mathematics: этимологический словарь математических терминов, используемых на английском языке. Математическая ассоциация Америки. ISBN  978-0-88385-511-9.
  4. ^ «Дроби». www.mathsisfun.com. Получено 2020-08-27.
  5. ^ а б Амвросий, Гэвин; и другие. (2006). Основы типографики (2-е изд.). Лозанна: Издательство AVA. п.74. ISBN  978-2-940411-76-4. В архиве из оригинала от 04.03.2016. Получено 2016-02-20..
  6. ^ Вайсштейн, Эрик В. "Дробная часть". mathworld.wolfram.com. Получено 2020-08-27.
  7. ^ Брингхерст, Роберт (2002). «5.2.5. Используйте знак косой черты со словами и датами, знак солидуса с дробями разного уровня». Элементы типографского стиля (3-е изд.). Пойнт Робертс: Хартли и Маркс. С. 81–82. ISBN  978-0-88179-206-5.
  8. ^ "косая черта, п.". Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. 1917 г.
  9. ^ "солидус, п.1". Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. 1913 г.
  10. ^ Вайсштейн, Эрик В. «Обычная дробь». MathWorld.
  11. ^ а б Дэвид Э. Смит (1 июня 1958 г.). История математики. Курьерская корпорация. п. 219. ISBN  978-0-486-20430-7.
  12. ^ "World Wide Words: вульгарные дроби". Всемирные слова. В архиве с оригинала на 2014-10-30. Получено 2014-10-30.
  13. ^ Вайсштейн, Эрик В. "Неделимая дробь". MathWorld.
  14. ^ Джек Уильямс (19 ноября 2011 г.). Роберт Рекорд: Тюдор Полимат, толкователь и практик вычислений. Springer Science & Business Media. С. 87–. ISBN  978-0-85729-862-1.
  15. ^ Запись, Роберт (1654). Арифметика Рекорда: Или Основа искусств: Обучение совершенной работе и практика арифметики ... Сделано г-ном Робертом Рекордом ... Впоследствии дополнено г-ном Джоном Ди. И с тех пор, как они дополнены третьей частью правил практики ... Джона Меллиса. И теперь прилежно просматривается, исправляется ... и расширяется; с приложением образных чисел ... с таблицами размеров доски и древесины ... Первое вычислено R.C. Но исправлено, и последнее ... Рассчитано Ро. Хартвелл. Джеймс Флешер и будет продан Эдвардом Додом. С. 266–.
  16. ^ Лорел (31 марта 2004 г.). «Математический форум - спросите доктора математика: могут ли отрицательные дроби быть правильными или неправильными?». В архиве из оригинала от 9 ноября 2014 г.. Получено 2014-10-30.
  17. ^ "Компактные математические ресурсы Новой Англии". Архивировано из оригинал на 2012-04-15. Получено 2011-12-31.
  18. ^ Грир, А. (1986). Новая комплексная математика для уровня "O" (2-е изд., Переиздание. Ред.). Челтнем: Торнс. п. 5. ISBN  978-0-85950-159-0. В архиве из оригинала на 2019-01-19. Получено 2014-07-29.
  19. ^ а б Троттер, Джеймс (1853). Полная система арифметики. п. 65.
  20. ^ а б Барлоу, Питер (1814). Новый математико-философский словарь.
  21. ^ https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/complex-fraction В архиве 2017-12-01 в Wayback Machine и другие.
  22. ^ «Определение и значение сложной дроби». Словарь английского языка Коллинза. 2018-03-09. В архиве с оригинала на 2017-12-01. Получено 2018-03-13.
  23. ^ «Составные фракции». Sosmath.com. 1996-02-05. В архиве из оригинала на 2018-03-14. Получено 2018-03-13.
  24. ^ Шенборн, Барри; Симкинс, Брэдли (2010). «8. Развлечение с дробями». Техническая математика для чайников. Хобокен: Wiley Publishing Inc. п. 120. ISBN  978-0-470-59874-0. OCLC  719886424. Получено 28 сентября 2020.
  25. ^ "Дробная часть". Энциклопедия математики. 2012-04-06. В архиве с оригинала от 21.10.2014. Получено 2012-08-15.
  26. ^ Гален, Лесли Блэквелл (март 2004 г.). «Расставляем дроби на их место» (PDF). Американский математический ежемесячный журнал. 111 (3): 238–242. Дои:10.2307/4145131. JSTOR  4145131. В архиве (PDF) из оригинала от 13.07.2011. Получено 2010-01-27.
  27. ^ «построенная фракция». Глоссарий allbusiness.com. В архиве из оригинала от 26.05.2013. Получено 2013-06-18.
  28. ^ «штучная дробь». Глоссарий allbusiness.com. В архиве из оригинала от 21.05.2013. Получено 2013-06-18.
  29. ^ Евс, Ховард (1990). Введение в историю математики (6-е изд.). Филадельфия: паб Saunders College. ISBN  978-0-03-029558-4.
  30. ^ Майло Гарднер (19 декабря 2005 г.). «История математики». В архиве с оригинала 19 декабря 2005 г.. Получено 2006-01-18. См. Примеры и объяснение.
  31. ^ а б c d Миллер, Джефф (22 декабря 2014 г.). «Раннее использование различных математических символов». В архиве из оригинала от 20 февраля 2016 г.. Получено 15 февраля 2016.
  32. ^ Филлиозат, Пьер-Сильвен (2004). «Математика древнего санскрита: устная традиция и письменная литература». В Chemla, Karine; Коэн, Роберт С .; Ренн, Юрген; и другие. (ред.). История науки, история текста. Бостонская серия по философии науки. 238. Дордрехт: Springer Нидерланды. п. 152. Дои:10.1007/1-4020-2321-9_7. ISBN  978-1-4020-2320-0.
  33. ^ Каджори, Флориан (1928). История математических обозначений. 1. Ла Саль, Иллинойс: Издательская компания Open Court. п.269. В архиве из оригинала 2014-04-14. Получено 2017-08-30.
  34. ^ Кахори (1928), п. 89
  35. ^ Справочник по математике 1200–1800 гг.. Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. 1986 г. ISBN  978-0-691-02397-7.
  36. ^ Die Rechenkunst bei amšīd b. Масуд аль-Каши. Висбаден: Штайнер. 1951 г.
  37. ^ Берггрен, Дж. Леннарт (2007). «Математика в средневековом исламе». Математика Египта, Месопотамии, Китая, Индии и ислама: Справочник. Издательство Принстонского университета. п. 518. ISBN  978-0-691-11485-9.
  38. ^ "Биография Аль-Уклидиси Мактьютора" В архиве 2011-11-15 на Wayback Machine. Проверено 22 ноября 2011.
  39. ^ "Общие основные государственные стандарты по математике" (PDF). Инициатива по общим основным государственным стандартам. 2010. с. 85. В архиве (PDF) из оригинала 2013-10-19. Получено 2013-10-10.

внешняя ссылка