为什么在乘除运算中规定负负得正

关于乘除法的基本运算性质中有“正负得负,负正得负,正正得正,负负得正”的“规定”,其中的前三条都比较容易解释和接受,但是第四条“负负得正”却较难理解。那么为什么要规定“负负得正”呢?这先要明确负数的意义。

负数最早出现于中国公元1世纪左右成书的古代算术名著《九章算术》的《方程》章。在这里,余钱数为正,而不足钱数为负;卖掉的牛数为正,则买入的牛数为负。《方程》章中还给出了绝对值的概念和正负数加减法的运算法则,称为正负术。印度的婆罗摩笈多在公元628年前后也引入了负数,所拥有的财产数为正数,而欠债数则为负数。总之,正数、负数都是具有实际意义的量,负数和正数的意义正好相反。比如,收入钱数(或者增加钱数)为正数,支出钱数(或者减少钱数)为负数。在引入数轴后,负数有了其确切的几何意义,位于原点右侧的数为正数,位于原点左侧的数为负数。具有相同绝对值的正数和负数互为相反数,它们对称地位于原点的两侧,到原点的距离相等。

《九章算术》

基于这些信息,“负负得正”的合理性可以从以下几个方面来解释。

从生活实例来看,如果我每次支出5元,共支出4次,那么钱数就减少5×4=20(元),这就是(–5)×4=–20;但是如果我少支出两次(支出–2次),那么钱数就增加5×2=10元,这就是(–5)×(–2)=10。

从数轴上来看,一个正数\(a\)乘以–1得到的是它的相反数–\(a\),这就是(–1)×\(a\)=–\(a\);一个负数–\(b\)乘以–1得到的也应该是它的相反数\(b\),这就是(–1)×(–\(b\))=\(b\)。

从代数角度来看,由分配律有3×(–2)+(–3)×(–2)=(3–3)×(–2)=0×(–2)=0,从而–6+(–3)×(–2)=0,移项后就得(–3)×(–2)=6。

从逻辑的角度看,乘一个负数,等于相反,等于否定;负负,等于否定之否定;而否定之否定等于肯定,这也可以说明“负负得正”的道理。