乘法










3×4 = 12


乘法英语:Multiplication),加法的連續運算,同一数的若干次连加,其運算結果稱為英语:Product)。


a+a+a+⋯+a⏟n=a×n{displaystyle underbrace {a+a+a+cdots +a} _{n}=atimes n}underbrace {a+a+a+cdots +a}_{{n}}=atimes n

因為華人地區有將四則運算的被運算數和運算數統一位置,所以前者是被乘數後者是乘數,使用中文敘述為n個a。




目录






  • 1 表示法


  • 2 定義


  • 3 历史


  • 4 計算


  • 5 參考





表示法


乘法可以用幾種方法表示。以下的式子表示“五乘以二”:



  • 2{displaystyle 5times 2}5times 2

  • 5⋅2{displaystyle 5cdot 2}5cdot 2

  • 5∗2{displaystyle 5*2}5*2


古代常用的方法是將兩個數並排,沒有甚麼特別的符號來表示乘法。


以「×{displaystyle times }times」表示乘法是威廉·奧特雷德最先使用,分別於一篇現時相信是於1618年他寫的附錄,和約於1628年寫作的、1631年出版的書《數學之鑰》(Clavis Mathematicae)內出現。以「×{displaystyle times }times」表示乘法是現在最流行的寫法。在電腦文書中,也有為方便鍵盤輸入而以小寫英文字母「x」替代「×」。


以「{displaystyle cdot }cdot 」表示乘法現在用於德國和法國等國家,最早由托马斯·哈里奥特在1631年出版的著作使用,但對這個用法較有影響力的人是萊布尼茲。


因為星號「{displaystyle *}*」是鍵盤必備的符號,電腦常用星號表示乘號,第一次在計算機使用這個用法的是FORTRAN(福傳)編程語言,事實上可以追溯到更早——1659年,Johann Rahn(1622年-1676年)在Teutsche Algebra一書中首次使用;但筆算時很少使用星號。


代数中,乘號經常省略掉,形式如5x{displaystyle 5x}5xxy{displaystyle xy}xy。若變數多於一個字母,容易使人混淆。這種表示法不會用於只有數字時,即2{displaystyle 5times 2}5times 2不會表示成52{displaystyle 52}52


乘積可以用大写希臘字母Π(Pi,Π{displaystyle Pi }Pi )來表示:


i=mnxi:=xm⋅xm+1⋅xm+2⋅xn−1⋅xn{displaystyle prod _{i=m}^{n}x_{i}:=x_{m}cdot x_{m+1}cdot x_{m+2}cdot ldots cdot x_{n-1}cdot x_{n}}prod _{{i=m}}^{{n}}x_{{i}}:=x_{{m}}cdot x_{{m+1}}cdot x_{{m+2}}cdot ldots cdot x_{{n-1}}cdot x_{{n}}


定義


兩個整數的積是:


mn=∑k=1nm{displaystyle mn=sum _{k=1}^{n}m}mn=sum _{{k=1}}^{n}m

這是“將m加到自己n次”的簡化說法。更清晰來說:


mn=m+m+m+⋯+m⏟n{displaystyle mn=underbrace {m+m+m+cdots +m} _{n}}mn=underbrace {m+m+m+cdots +m}_{{n}}

使用上面的定義,我們很易找到一些乘法的性質:




  • 交換律:xy=yx{displaystyle xy=yx}xy=yx


  • 結合律:(xy)z=x(yz){displaystyle (xy)z=x(yz)}(xy)z=x(yz)


  • 分配律:x(y+z)=xy+xz{displaystyle x(y+z)=xy+xz}x(y+z)=xy+xz


將任何數乘以一都會等於該數本身,即1x=x{displaystyle 1x=x}1x=x,稱為單位律。


將任何數乘以零,即是甚麼也沒做過,結果就是零,即0x=0{displaystyle 0x=0}0x=0


x{displaystyle x}x是量,y{displaystyle y}y是自然數,乘法的递归定義:



0x=0{displaystyle 0x=0}0x=0

xy=x+x(y−1){displaystyle xy=x+x(y-1)}xy=x+x(y-1)



历史




孙子筹算乘法




印度的格子乘法


最早最详细的关于十进位制乘法的规则,首见400年左右孙子算经。孙子乘法在9世纪经花拉子米介绍而流行于阿拉伯国家,13世纪被翻译成拉丁文而流行西方。


印度的格子乘法在唐代流入中国,在9世纪初经花拉子米介绍到阿拉伯,但都未能流行。




計算







未解決的计算机科学問題:计算两个n位数相乘的最快算法是什么?
Question mark2.svg



  • 計算機有特別的算法來處理大數之間的相乘,見乘法算法。


  • 華人小學生通常要背誦九九乘法表來學習乘法。


  • 史豐收速算法提出了用“本個 +後進”的方式來計算乘法。


  • 尺規作圖作乘法的方法:給定長為1{displaystyle 1}1的線,以及兩條線AB{displaystyle AB}ABAC{displaystyle AC}AC,求長度為該兩條的線長度的積的線。解法:設該兩條線分別為AB{displaystyle AB}ABAC{displaystyle AC}ACAB{displaystyle AB}AB垂直AC{displaystyle AC}ACA{displaystyle A}A。在AB{displaystyle AB}AB上畫出點D{displaystyle D}D使DA=1{displaystyle DA=1}DA=1,連D{displaystyle D}DC{displaystyle C}CDC{displaystyle DC}DC。畫一條通過B{displaystyle B}B、平行DC{displaystyle DC}DC的線,延長AC{displaystyle AC}AC,此兩條線的交於E{displaystyle E}EEA{displaystyle EA}EA即為所求之線。



參考






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