在分数乘法运算中,两分数相乘等于分子、分母分别相乘。但在加法运算中,却不能将分子、分母分别相加,而是首先要通分化为同一个分母,然后分母不变、分子相加。这是为什么呢?要回答这一问题,首先要明确分数及其加法的意义。
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一个(正)分数是一个数,代表的是把一个整体对象平均分成若干份(这个份数叫作分母),从中提取若干份(这个份数叫作分子)所占这个整体的比例。比如,把一个西瓜平均分成5份,拿出其中的3份,所占整体的比例就是\(\frac{3}{5}\)。有时候,拿出的份数(分子)超出一个整体平均分出的份数(分母),其含义为,拿出的量超过了一个整体,其数值就大于1,这就是假分数。同一个比例数,用分数可以有多种不同的表示方法,比如,把一个西瓜平均分成5份拿出其中的3份,跟把这个西瓜平均分成10份拿出其中的6份是一样的,也就是说, \[\frac{3}{5}=\frac{6}{10}=\frac{9}{15}=\cdots.\]
这么说来,一个分数其实有一个“家族”,那里有无穷多个成员,比如:\(\frac{3}{5}\)这个“家族”里就有\(\frac{3}{5}\),\(\frac{6}{10}\),\(\frac{9}{15}\),…这无穷多个成员,其中任何一个都可以代表\(\frac{3}{5}\)。
那么两个分数相加又是什么意思呢?由于每个分数表示取出的部分占整体的比例,两个分数表示在整体中取出了两个部分,这两个部分合在一起所占整体的比例就是这两个分数之和。
比如计算\(\frac{3}{8}\)+\(\frac{4}{8}\),相当于把两个同样大小的西瓜分别平均分成同样的8份,从其中一个西瓜中取出3份,从另一个西瓜中取出4份,要求取出的总量(两者之和)占一个西瓜的比例。由于取出的总量相当于从一个西瓜中取出7(3+4)份,因此其和为 \[\frac{3}{8}+\frac{4}{8}=\frac{3+4}{8}=\frac{7}{8}.\]
这就是同分母分数相加,分母不变,分子相加。
如果要计算\(\frac{3}{8}\)+\(\frac{1}{2}\),这时就不能对两个分数简单相加。这相当于第二个西瓜只平均分成2份,从中取出1份,但这跟刚才分成8份取出4份从比例上来看是相同的,因此可以转换为第二个西瓜也分成8份取出4份的情形,这样: \[\frac{3}{8}+\frac{1}{2}=\frac{3}{8}+\frac{4}{8}=\frac{7}{8}.\]
这就是异分母的分数相加,必须把它们转化为同样分法的情况,也就是同分母的情况。
换句话说,在两个异分母分数相加时,我们必须从两个分数“家族”中各选取分母相同的那两个成员来参与运算,比如计算\(\frac{2}{3}\)+\(\frac{3}{5}\),要在\(\frac{2}{3}\)的家族“\(\frac{2}{3}\),\(\frac{6}{9}\),\(\frac{8}{12}\),\(\frac{10}{15}\)\(\cdots\)”和\(\frac{3}{5}\)的家族“\(\frac{3}{5}\),\(\frac{6}{10}\),\(\frac{9}{15}\)\(\cdots\)”中分别选取分母相同的两个成员\(\frac{10}{15}\)和\(\frac{9}{15}\)来参与运算(这个过程叫作通分),得到的结果为 \[\frac{2}{3}+\frac{3}{5}=\frac{10}{15}+\frac{9}{15}=\frac{19}{15}.\]
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