明師談疑難——0/1是真分數還是假分數?

2021-03-02 明師之道

答:說到底都是0和1惹的禍。在數學中,0和1是具有特殊性質的兩個數。正因為如此,為了數學研究的純粹性和應用性,有時特別申明避開,以免使研究複雜化(如數的整除中特別申明「0除外」,因為研究最大公因數和最小公倍數時,如果不排除0,很多問題無從討論。比如:討論0和5的最大公因數,既沒有實際意義,也沒有數學意義;再如,把0考慮在內,任意兩個自然數的最小公倍數就是0,這樣的研究也沒有任何價值);但從數學知識的系統性和研究結論的普適性的角度出發,有時對0和1的特殊情況加以補充定義,會使數學結論的涵蓋面更廣,相關知識更系統化,更具完整性(能涵蓋它所對應的數集),這樣更有利於數學上的計算和一般性研究。

1.從數學的嚴謹性和研究的純粹性而言,m/1和0/n不在分數的正式編制之內。

分數的原始定義規定:m/n中「m、n 都是非零的自然數,且n>1」。因為無論基於度量的含義還是除法的含義,「被平均分」的m當然不能為0,否則無可「分」,而平均分成的份數n顯然也要「大於或等於2」,否則沒有「分」。小學各版本教材對分數的定義都是「把單位『1' 平均分成若干份,表示這樣的一份或幾份的數」,也就是指原始定義的(或者說「狹義」的)分數。這樣更有利於學生理解分數的意義。在這樣的定義下,顯然,m/1和0/n這樣的數,都沒有「分」的實質,所以就不能視為分數。因此,分數的分母不能為1,最大的分數單位是1/2;分數的分子不能為0,像O/3、0/1這樣的數不是分數,就更談不上是真分數還是假分數。

2.從知識的系統性和運算的封閉性而言,不妨寬容地把它們看成特殊的「分數」。

在計算的過程中,有時候不可避免的會出現形如m/1和0/n這樣「具有分數形式,但不具分數實質」的數,考慮到數的系統的邏輯嚴密性,從運算的需要出發,為了使分數成為整數的擴展,並且使除法運算符合「封閉性」,所以需要增加補充定義:當n=1時,m/n=m/1=m;當m=0時,m/n=0/n=0。這樣從廣義的角度,整數(包括0)就可以看成特殊規定下的特殊「分數」,比如像7/1這樣的「假分數」,像0/3這樣的「零分數」,但這顯然只是為了在分數系統內進行數學運算的需要。

3.從教學的有效性和評價的科學性而言,在分數概念的理解上要淡化形式、關注本質。如果領著學生只盯著這些運算過程中出現的「變異」形式鑽牛角尖,不但沒有「營養」價值,甚至還有「毒副作用」。所以,設計習題或試題時,要避免提出類似的問題讓學生去判斷或填空,沒有必要讓學生為了它們是或不是分數而爭論不休,因為這些無關數學教學的核心目標,無益於學生的數學學習。

當然,引導學生在一些問題的分析時關注0和1的特殊性,養成學生辯證分析、分類思考的良好習慣,則是必要的。

如果這樣的問題覺得燒腦,那就別管了,聽首歌,打開尷尬的局面吧。

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