內容本質
運算律既是重要的數學規律,也是數學運算所固有的性質。
1.根據運算的定義可以推導出運算律。
運算律是通過對一些等式的觀察、比較和分析而抽象、概括出來的運算規律。這個過程屬於由具體到抽象、由特殊到一般的歸納,體現了合情推理的基本特點。但從知識邏輯來說,運算律與相關運算的定義是相伴相生的。數學家在定義四則運算的同時即需考慮“能否由定義出發合乎邏輯地推導出相應的運算律”。
2.運算定義和運算律是探索相關計算方法的依據。
完成運算、得出結果的方法、程式或途徑,通常叫做運算方法或計算方法。把運算方法所要求的操作程式和要點用相對準確、規範且比較容易理解的文本語言表述出來,或者將當前運算歸結為學生早先已經掌握的相關運算,就是所謂的“運算法則”。
分類
交換律
交換律是被普遍使用的一個數學名詞,指能改變某物的順序而不改變其最終結果。交換律是大多數數學分支中的基本性質,而且許多的數學證明都需要依靠交換律。即給定集合S上的二元計算,如果對S中的任意a,b滿足a+b = b+a,則稱滿足交換律。
例如,在四則運算中,加法和乘法都滿足交換律。加法交換律是指兩個數相加,交換加數的位置,它們的和不變。即a+b=b+a。乘法交換律是指兩個數相乘,交換因數的位置,它們的積不變。即axb=bxa。另外,在集合運算中,集合的交、並、對稱差等運算都滿足交換律。
結合律
結合律是指給定一個集合S上的二元運算,如果對於S中的任意a,b,c。有加法結合律a+b+c=(a+b)+c=a+(b+c)或乘法結合率ax(bxc) = (axb)xc,則稱其運算滿足結合律。
例如,在常見的四則運算中,加法和乘法都滿足結合律。加法結合律是指三個數相加,先把前面兩個數相加,再加第三個數,或者先把後面兩個數相加,再和第一個數相加,它們的和不變。即表示為:(a+b)+c=a+(b+c);乘法結合律是指三個數相乘,先把前面兩個數相乘,再乘第三個數,或者先把後面兩個數相乘,再和第一個數相乘,它們的積不變。即表示為:(axb)xc=ax(bxc)。另外,在集合運算中,集合的交、並運算都滿足結合律。
分配律
給定集合S上的兩個二元運算x和+,若對任意S中的a,b,c有cx(a+b) = (cxa)+(cxb) ,則稱運算x對運算+滿足左分配律。若對任意S中的a,b,c有(a+b)xc = (axc)+(bxc), 則稱運算x對運算+滿足右分配律。
例如,在常見的四則運算中,乘法對加法和減法都滿足分配律(即同時滿足左右分配律)。即兩個數的和與一個數相乘,可以把兩個加數分別與這個數相乘,再把兩個積相加。另外,在集合運算中,交運算對並運算滿足分配律;並運算對交運算滿足分配律;交運算對差運算滿足分配律;並運算對差運算滿足分配律。
相關公式
加法交換律:a+b=b+a;
乘法交換律:a×b=b×a;
加法結合律:a+b+c=(a+b)+c=a+(b+c);
乘法結合律:(a×b)×c=a×(b×c);
乘法分配律:a×(b+c)=a×b+a×c;
左分配律:cx(a+b) = (cxa)+(cxb);
右分配律:(a+b)xc = (axc)+(bxc)。
相關計算
例1.根據加法交換律填空。
( )+165=165+35 ;48+29+52=48+( )+( )。
解:35;52;29。
例2.根據乘法分配律求解。
(40+8)×25 ;125×(8+80);93×6+93×4;325×113-325×13。
解:(40+8)×25=40×25+8×25=1200;125×(8+80)=125×8+125×80=11000;
93×6+93×4=93×(6+4)=930;325×113-325×13=325×(113-13)=32500。
教學價值
在國小數學裡教學運算律,不僅具有顯性的知識與技能價值,而且具有隱性的過程與方法價值。從顯性的方面看,運算律是數與代數部分的重要知識,套用運算律進行簡便計算有助於學生不斷提高運算能力;從隱性的方面看,通過運算律的教學,有助於學生豐富和加深對運算本身的理解,感受抽象、推理、模型等基本數學思想,同時也能獲得一些對心智成長十分有益的感悟。
1.在探索運算律的過程中感受合情推理的價值。
對小學生而言,運算律是對一些相似運算現象進行觀察、比較、分析而抽象、概括出來的規律,是經由探索活動所得到重要發現。這個過程的本質,是由特殊到一般、由具體到抽象的歸納。所以,探索和發現運算律的過程有助於學生感受合情推理的價值,培養初步的合情推理能力。
2.在表征運算律的過程中感受簡單的模型思想。
在學生藉助實例初步歸納出運算律的基本內容之後,接下來的重點就是引導他們用合適的方式把發現的規律表示出來。這個過程也被稱為“表征運算律”。一般來說,運算律的表征方式主要有三種,一是語言表征,二是圖形表征,三是符號表征。其中,圖形表征和符號表征具有初步的數學建模的意味,經歷這個過程有助於學生初步感受模型思想,體會數學表達方式的特點和價值,提高學習數學、套用數學的興趣。
3.在套用運算律解釋計算方法的過程中加深對運算本身的理解。
運算定義和運算律是理解相關運算方法的前提和依據。但小學生受年齡特點、知識經驗和認知能力的限制,他們在探索相關計算方法時,並不能從運算定義和運算律出發合乎邏輯地進行推理,也意識不到運算律在計算方法探索過程中的作用。事實上,小學生在探索和理解計算方法時,會更多地藉助實際生活中的事理以及相關的生活經驗進行思考。
4.在套用運算律簡便計算的過程中感受化歸思想。
小學生探索和發現運算律,主要依靠合情推理,而在套用運算律進行簡便計算,就是進行演繹推理。同時,簡便計算的過程也體現了“等值變形”的化歸思想。即對於一道較為複雜的計算題,有效的計算策略是先套用運算律或其他運算性質、運算規律把它轉化為相對簡單和熟悉的題目,從而使計算途徑更加合理、簡潔。教學中,一方面要重視引導學生分析、思考每一步運算的依據,做到有根據、有條理地思考;另一方面也要適當引導學生體會化難為易、化繁為簡、化生疏為熟悉的策略價值,受到化歸思想的啟蒙。