乘法分配律是公理嗎,是能證明的嗎?

時間 2021-05-06 04:55:05

1樓:拔刀斬英語

數形結合:

有乙個長方形,他的面積是恆定的,無論是長乘寬或者寬乘長都是同樣的結果,即ab=ba

意義理解:

a×b,即b個a相加:

a+a+a+……+a(b個)

在每個a中提取乙個1,就有了b個1,也就是b×1,如此可以提取a次,那麼值為a個b相加

,即b×a

2樓:南中國海的一條魚

在自然數範圍內,借助「自然數是表示有限集合元素數目的數」這一定義來證明是沒問題的。

證明過程:

定義加法:若 ,則

定義乘法:若 ,則 (集合中間的那個乘號表示集合的直積,也稱笛卡爾積)

先證明設 ,則

若 為真命題則 為真命題,即

若 為真命題則 為真命題,即

所以有由 可知,命題 為真命題,所以 成立,故 ,這說明

設 ,則

所以 於是有 ,所以

這說明從而得出結論

令其中 ,則

若集合相等,則集合元素個數必相同,所以分配律成立。

自然數之所以是自然數,就是因為它是人們一開始就能感知到的數量,因而我們可以通過非算術的方法定義自然數,我傾向於用集合論方法定義自然數,並且我認為集合論屬於邏輯學的一部分。自然數的加法、乘法運算可以通過並集和直積來定義,這樣兩個數的和與積就通過集合的對映關係得到確定。

而其它的數就沒那麼幸運了,它們實際上就是通過自然數「創造」出來的數。這個「創造」的依據就是群論。為了擴充數集,人們引入了群、環、域的概念,並且將自然數加乘么半群擴充成了實數域。

而擴充的時候只能使用域的公理化定義進行,這樣在實數域中,分配律就成了公理。

乘法逆元,定義了分數單位。

乘法結合律,定義了分數單位的運算,並且引入了約分。

( 的結果可以通過直積定義乘法去找出來)

乘法交換律,定義了一系列分數。

再用乘法結合律,則定義了分數乘法的運算。

分配律,定義了分數加法的運算。

加法逆元,定義了負數。

加法結合律,定義了負數的加減運算。

再用分配律,定義了負數的乘除運算。

自此自然數么半群就擴充乘有理數域。

讓無窮個分數加在一起,則有可能產生無理數。

這樣就有了實數域。

3樓:「已登出」

不是公理,可以被證明。

具體參照自然數系統公理。

不過話說,乘法是加法的延展。怎麼看都不算公理吧?(當然包括了分配率,結合律,交換律)

4樓:哈安靜

解釋這個問題,需要先了解數的推廣過程。

如圖,顯然乘法的分配律在自然數中是成立的。a(b+c)=ab+ac。

在自然數中,加法和乘法總是能無礙執行,但是減法和除法並不總是可行。

比如b-a,只有當b>a時,才有意義。而

b<a時,是沒有意義的,小數減不了大數。為了消除這個限制,為了使b<a時,也有意義,所以引進了符號-1、-2、-3......

並定義b-a=-(a-b)。

這保證了減法能在正整數和負整數範圍內無限制地執行。

那麼乘法呢?應該怎樣定義負數乘法的規則。

(-1)(-1)=?

負一乘以負一,應該等於多少?等於一,還是等於負一?

在邏輯上,等於-1也是可以的。

但是,如果讓(-1)(-1)=-1,

由乘法的分配律a(b+c)=ab+ac,令a=-1,b=1,c=-1,等到的結果a(b+c)=-1(1-1)=-1-1=-2,

而另一方面實際上有

-1(1-1)=-10=0。

乘法的分配律將不在成立。

為了保持分配律,保持原有規則,保持乘法運算在負數中,能無礙的執行下去。所以才定義負數的乘法規則(-1)(-1)=1。

還有對分數的引進,及分數的運算規則(這就不說了)……

為了消除對減法的限制,引進了負整數;為了消除對除法的限制,引進了分數(有理數)。而它們的運算規則,(-1)(-1)=1,a/c+c/d=(ad+bc)/bd,a/bc/d=ac/bd等等規則,是人為規定,創造出來的。創造它們為的就是保持自然數的算術基本規律,在更大的範圍內繼續成立。

這就是數學推廣過程的乙個特徵。引進新的符號,擴充乙個範圍,使在原來範圍內成立的規則,在更大的範圍內繼續成立。由自然數推廣到整數,到有理數,到無理數,等等。

它們的運算法則,都需要保持算術的交換律、結合律、分配律,這些原有的規則。要搞清楚這個先後順序。

所以,乘法的分配律,在自然數中,是顯然的,不用證明的公理。而在其他範圍內,能證明的僅僅是,在定義的基礎上,乘法的分配律保持不變。

5樓:

這裡有兩件事情需要區別:

1.對於域或環或更一般的結構,乘法分配律是公理,以之為公理去證明域或環的性質,公理是出發點,本身不證明。

2.對於具體的自然數、整數、有理數、多項式、矩陣……的集合,我們想驗證它確實符合域或環或更一般的結構,這時根據自然數、整數、有理數、多項式、矩陣……的定義來證明。

這裡,公理相當於乙個質檢許可。

6樓:靈劍

實數域上是公理,自然數、有理數域上可以證明(依賴將自然數乘法定義為多個重複數相加)。如果將實數乘法定義為有理數乘法的極限,那麼實數上的乘法分配律也是可以證明的,這屬於體系不同(公理vs構造)

實際上分配律應當看做乘法定義的一部分,利用分配律做公理化定義,實際上是推廣了「自然數乘法是多個重複數字求和」這件事。

7樓:dominee dominee

乘法分配律

m·(n+k)=m·n+m·k。

證明:當n=0時, m·(0+k)=m·k =0+m·k=m·0+m·k,

因此乘法分配律對n=0成立。

假設結論對n成立, 下證結論對n'成立。

m·(n'+k)=m·(n+k)' (加法定義)=m·(n+k)+m (乘法定義)

=(m·n+m·k)+m (歸納假設)

=m·n+(m·k+m)=m·n+(m+m·k)=(m·n+m)+m·k(加法結合律、交換律)

=m·n'+m·k (乘法定義), 因此結論對n'也成立, 由數學歸納原理知, 乘法分配律成立。

你能證明你是你嗎?

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