分数运算:先认清每一份,再决定怎么算
上一章,我们给同一个数换过不少写法:21、42 和 84 都可以落在数轴同一点。约分、通分没有改变数值,只是换了计数的小刻度。
现在的问题不同了:两份量合起来有多少?一个量的三分之二是多少?四分之三升果汁,能装满几只八分之一升的小瓶?我们开始做运算,而不只是改写。
我会先陪你把每个算式读成一个问题,再说明计算方法。加减合并或比较同样大小的小份,乘法可以表示缩放,除法可以求每份大小,也可以求份数。分数线看起来相似,运算所问的关系却不同。
这一章可以分两次学。先把加减、乘法、倒数与除法学稳,再处理负分数、带分数、繁分数和多步应用。我们也会接上上一章的读书问题:第二天读“剩下的三分之一”,究竟占全书多少?
先问:现在数的是哪一种份
21 是一个二分之一,31 是一个三分之一。两边虽然都只写了一个“1”,小份的大小并不相同。
这就像两米加三厘米,不能只把数字相加并保留任意一个单位。分数也要先认清小份:
73=3×71.
它在数三个七分之一。加上两个七分之一,可以合成五个七分之一;加上两个九分之一,就要先把小刻度对齐。
异分母分数的加法并不是没有意义,而是不能直接把不同大小的小份当成同一种份数相加。通分把原来的算式改写成容易计算的形式。
我们通常使用正分母。分子、分母同乘正整数 k,数值不变:
ba=bkak,b>0.
例如 21=63,是把原来一份细分成三小份,不是把原数放大。分子为负时,等值关系仍成立;平均切分的模型先用于非负数量,负号再用数轴方向解释。
分数作为数的值是确定的;作为某个整体的一部分,它对应的实际数量才依赖整体。做应用题,既要读清分数,也要认清它指向谁。所有分母与除数都必须非零。
动笔前,我会先给结果找一个范围。125 和 187 都大于零、小于一半,因此和小于一,又大于其中任何一个加数。这个判断不替代精算,却能提前拦住一些离谱答案。
加减法:把刻度换成同一把尺子
同分母时,合并的是份数
两边都在数九分之一,二份加四份就是六份:
92+94=9
减法同理:
107−103=10
对于同一个非零分母 c,
ca±cb=c
分母暂时不变,是因为加减时每小份的大小没有改变。结果写成最简分数时,分母仍可能改变,例如刚才的九分之六约成了三分之二。
从分配律也能看见原因:
a×c1+b×c1
我们合并份数,没有把单位也相加。
异分母时,先寻找公共刻度
计算 21+31,把两项都换成六分之一:
21+31=6
它不等于 52。不用重算,也能发现这个错误:两个正数相加,和应大于一半,而五分之二还不到一半。
正分母的任何正公倍数都可以作公共分母;通常选择最小公倍数,让数字较小。分母小时可以列倍数,分母大时可以用质因数分解。不管选哪一个,改写后的每个分数都必须保留原值。

例题:用最小公分母相加
计算 83+125。
8=23,12=22×3,最小公倍数为 。
若选择四十八作公共分母,也能算出
4818+4820=48
所以最小公分母是省力的选择,不是唯一合法选择。
先约分,有时能少走一段路
186+125=
把第一项先约成三分之一,公共分母只需十二,不必用十八与十二的最小公倍数三十六。
通分完成后,要先做当前的加减;别刚统一好刻度,又把每一项分别约回原来的异分母写法。
减法仍然要保留顺序
107−41=20
被减数小于减数时,结果为负:
31−43=12
这就是整数差 4−9=−5 乘一个十二分之一。负号记录差的方向,不需要硬解释成现实中拿走了负块数的饼。
带分数减法:一个整体可以重新分组
计算 461−243。先把分数部分通分:
(4+122)−(2+129
为方便按非负的分数部分相减,把第一个数中的一个整体换成十二个十二分之一:
4+122=3+1214.
这里保留加号,明确三与十二分之十四相加;因为分数部分已经大于一,这不是最终规范的带分数写法。接着算
(3+1214)−(2+12
重新分组没有增加数量。也可以一开始化成假分数:
625−411=
两条路线都对。遇到负号多、分数部分不整齐的题,我通常先化成假分数,避免拆错整个数的符号。
一般公式,是把过程写短
取公共分母 bd,得到
ba+dc=
减法把相应的加号换成减号。公式能检查结构,实际算题时仍可以选择更小的公共分母。
1计算二分之一加三分之一时,为什么不能直接把分子、分母分别相加?
乘法:取一个量的几分之几
乘法不是把两份量并排合并,而可以表示缩放,所以不需要为了计算而先通分。
三组五分之二相加,是
52×3=52+
求十五的三分之二,则先三等分,每份五,再取两份:
15×32=15÷3×2=10.
正分母、非负整数分子时,可以把“乘 ba”读成“按 b 等分,再取 a 份”。分子大于分母,份数可以超过一个整体;负分数则另用符号规则,不解释成负次数的切分。
分数乘分数,是一层里面再取一层
32×53 可以读成“五分之三的三分之二”。把一个矩形分为五列、三行,共十五个等面积格。先选三列,再从所选部分取两行,重叠区域是六格:
32×53=15
这个模型帮助解释分母与分子为什么分别相乘。一般的分数乘法为
ba×dc=
对于负数,沿用整数的符号规律和运算律即可,不需要画负面积。若想检查公式,把两边同乘非零的 bd,两边都应还原成 ac。
交叉约分,约的是共同因子
计算 43×98。
先认清乘法结构:整个式子可以写成 4×93×8。
分子因子三与分母因子九同除以三,剩一与三;分子因子八与分母因子四同除以四,剩二与一。
“交叉”只是连线的外观,理由是整个乘积的分子、分母有共同非零因子。不是任意看到一样的数,都可以划掉。
32+53 中的两个三,处于不同加数,不构成整体乘积里的共同因子,不能跨过加号约分。
乘法不保证越乘越大
一个正数乘大于零、小于一的数,会变小;乘大于一的数,会变大;乘一不变,乘零得零。例如
87×154=30
这些比较限定原数为正。原数为负时,要分清“数值更大”与“绝对值更大”,不能原封不动地套用。
分配律仍然可以帮忙
求 221 的五分之三,可以算
25×53=2
也可以拆成
(2+21)×53=
前一种更短,后一种更能看出整数部分与分数部分怎样同时缩放。方法可以灵活,原来的关系不能改变。
单位能帮我们核对列式
四分之三千克苹果,单价八元每千克,总价为
43 千克×8 元/千克=6 元.
千克与每千克配对,留下元。若算总价却仍留下元每千克,就要检查是否漏乘了数量。
除法:每份多大,或者一共有几份
已知份数,求每份大小
四分之三升汤平均装进三个碗,无损耗,每碗的升数为
43÷3=41.
这是等分除:总量与份数已知,求每份的量。
已知每份大小,求份数
若每瓶装八分之一升,同样的汤能装满多少瓶?四分之三等于八分之六,其中有六个八分之一,所以
43÷81=6.
答案是六瓶。用完整单位检查,是总量“升”除以每份大小“升/瓶”,得到瓶。纯数的算式没有自行携带物理单位,单位来自题目给每个数安排的角色。

倒数把乘法还原到一
两个数相乘等于一,就互为倒数,它们必然都非零。分数 dc 的倒数为 cd,要求 c 均非零:
dc×cd=1.
一与负一的倒数分别是自身,零没有倒数。倒数与相反数不同:三分之二的倒数是二分之三,相反数是负三分之二。
为什么除以分数,等于乘它的倒数
商 Q=A÷B 要满足 Q×B=A,其中 B=0。要撤销乘 的作用,就乘它的倒数。因此
Q=A×B1.
放回分数写法:
ba÷dc=
b,d=0 保证两个分数本身有定义,c=0 保证除数不是零。也可以理解为被除数与除数同乘 c,商不变,除数恰好变成一。
我会把除数圈出来再翻转:取倒数的是除数,不是被除数,更不是两个数一起翻。
例题:算完,再乘回去
计算 65÷910。
除数的倒数为 109,原式改为 6。
除以小于一的正数,为什么反而变大
三除以二分之一,不是取三的一半,而是在问三里含多少个半。每个单位有两个半,三个单位有六个半:
3÷21=6.
正数除以大于零、小于一的数,商一定增大;除以大于一的数,商一定减小。被除数为零时,除以非零数仍是零,不存在严格增大或减小。
同一个总量,角色可以交换
241 升果汁平均分给六个人,每人所得的升数为
49÷6=83.
若改问每杯装八分之三升,一共装几杯,则为
49÷83=6.
第一题已知份数,第二题已知每份大小。两个问题都用除法,答案的解释却不同。
比较倍数,也是除法
“五分之三是五分之四的几分之几”,要用被比较量除以标准量:
53÷54=4
反查五分之四乘四分之三,恰好得到五分之三。比较标准必须非零;实际谈份额时通常采用正的数量。
零与自身相除的边界
任意数除以一不变;零除以任意非零数等于零;任何数都不能除以零。对非零数,有
97÷97=1,
但不能据此说 0÷0=1。分子分母看起来一样,也要先检查除数是否非零。
2正数除以一个小于 1 的正分数,商一定比原来的正数小。
负分数:整数里的符号规则继续有效
先整理符号:
4−3=−43=−
异分母相加先通分:
−43+61=−
减去负数仍等于加上相反数:
21−(−31)=
两个非零数相乘除,同号得正、异号得负。例如
−43÷(−52)=
取倒数不会丢掉负号。乘法里有零因数则乘积为零;除法里有零除数,就不能继续套用任何符号口诀。
带分数:运算作用于整个数
231=2+31=,不是二乘三分之一。负号放在前面时,也作用于整个数:
−231=−(2+31)=
我做带负号的运算时,会先写成有括号的加法或假分数,防止把一个数拆错。
正带分数相加,可以分别合并
271+374=57
分数部分超过一,要把完整单位并入整数部分:
165+243=3+
十二个十二分之一合成一个整体,仍是重新分组,不是额外增加了一个数。
乘除先化成假分数,通常更清楚
计算 241×132。
两个数分别写成 49 与 3。
有些题拆开也很方便:
8×383=8×827=
或用分配律算 8×3+8×83=24+3=27。方法选择可以灵活,最后写成假分数还是带分数,则看题目要求与表达方便程度。
连续取份额,与繁分数要分清
连续取几分之几,是连乘
先取二十的五分之二,再取所得量的四分之三:
20×52×43=6.
每次都在当前量里再取一部分。先说清当前整体,再把结果换回原问题的整体,就不会把两个比例直接相加。
繁分数仍然是一道除法
分子或分母里面又含分数,叫繁分数。例如
10932
它与乘积 32×109= 不同。外层主分数线把上面与下面各自组成整体,表示整体分子除以整体分母。
抄成除号时,我会给整个分子和整个分母各加一组括号。判断的是嵌套关系,不是仅凭屏幕上哪条线看起来最长。
方法一:上下分别算,再相除
化简
43−41
整体分母为 ,非零,外层除法有定义。
方法二:整体上下同乘内部公共分母
43−61
内部各正分母的最小公倍数为十二。整体分母为 127,不是零。把整个分子与整个分母同乘十二:
12(43−6
十二必须分配到每一项,不能只乘第一项。也可以先算上下为 65 与 127,再相除,仍得 。两条路线独立核对,能帮助发现漏乘。
步骤拥挤时,可以在草稿记 N= 整体分子,D= 整体分母,再看作 N÷D,视觉上复杂的表达式就变成两个清楚对象。
所有内部小分母都要非零,外层整个分母也要非零。例如 21−2 的小分母都为二,整体分母却为零,原式仍没有定义。
混合运算:先看边界,再按层级计算
分数沿用整数的层级:先分组内部,再乘方,再同级乘除从左到右,最后同级加减从左到右。括号里面也遵守这些层级。
通分不是最高优先级,它只是做分数加减时需要的准备,不能让本来后算的加法跑到乘法前面。
例题:括号、除法、减法连在一起
计算
2−(43+61)÷
括号里通分相加,得到 1211。
比较
21+32×4
(21+32)×
相同数字,多一组括号就可能得到不同结果,因为乘法作用的整体改变了。
主分数线上下,各自有运算顺序
65÷910
分子先乘后减,得到一半;分母相除得到四分之三,非零。最后一半除以四分之三,得到三分之二。不是从页面左上角一路按看到的数字顺序计算,而是沿分组关系逐层处理。
同级乘除,不能扩大后面的除数
21÷43×
也可先准确改写成 21×34×,再交换、约分。不能把原式变成 。
负号与乘方也要看括号:
(−21)2=4
前者底数包含负号,后者先平方再取相反数。
应用题:给每个分数找回它的整体
先接上上一章的读书问题
第一天读全书四分之一,第二天读剩余部分三分之一,两天一共读全书的多少?
先以全书为单位一,第一天后剩 1−41=4。
纯数 41+31 当然能相加,只是这个和不表示本题两天占全书的比例。
已知整体,求其中一部分
二十四名学生,八分之三参加合唱团,人数为 24×83=9。实际人数为整数,也符合对象不可分割的条件。
单价乘数量也一样。题目给定精确单价、不计其他费用,买 241 千克坚果,每千克 1832 元,总价为
49×356=42 元.
计算过程中保留精确分数,最终是否舍入按题目明确的金额规则处理。
已知部分与比例,反求整体
步道已修十八千米,占全长五分之三。三份十八千米,一份六千米,五份共三十千米。写成除法是
18÷53=30.
全长为三十千米。以后用方程,可以设全长 x,写 x×53=18;现在先用单位分数,也已经能解释为什么这样算。
完整份数与分数商不是一回事
421 升饮料,每个容器装四分之三升,无损耗。所需容器数为
29÷43=6.
再看 521 米彩带,每份礼物总计固定用八分之三米,已包括打结用量,不另计损耗:
211÷83=3
只能完成十四份完整包装,剩余
211−14×83=
商里的三分之二,是一个标准份的三分之二,不是还剩三分之二米。求实际余长,要乘回每份大小,或从总长中减去已使用长度。
必须装下全部时,取整方向又不同
一升液体,每瓶容量八分之三升,无损耗。总量相当于 1÷83=232 个标准容量,能装满两瓶,但装下全部至少需要三瓶,最后一瓶不满。
所以我不把“舍去分数部分”当成全部应用题的统一规则,而是先看问题问装满多少,还是至少需要多少。
合作问题,相加的是效率
假设甲单独十二个工作日完成,乙单独十八个工作日完成。两人的效率固定、互不妨碍,可以相加,也允许把一个工作日按连续工作时长细分。
以整项工作为一,每个工作日合做
121+181=36
全部所需工作日数为
1÷365=536=7
这里五分之一天是题目采用的工作日时长的五分之一,不自动是某个固定小时数。若任务必须交接、不能并行,或有等待时间,就需要另建关系。
比较标准换了,比例也会换
原价二百四十元,降低原价的五分之一,现价为
240×(1−51)=192 元.
“降低五分之一”与“降到五分之一”不同,后者才是现价四十八元。
对于正数量,甲比乙多四分之一,可以看成乙四份、甲五份。反过来乙比甲少的,是一份占五份的五分之一,不再是四分之一。差量相同,比较标准不同。
多步取用,继续跟踪剩余量
一桶水第一次用原总量三分之一,第二次用剩余量四分之一。第二次占原总量
(1−31)×41=
两次一共用去原总量一半。这与读书问题是同一种结构。每看到“剩下的”“其中的”“现在的”,就重新标出当前整体。
先求一份,再求若干份
六个相同模型共需 241 米线,每个用量一致,无额外损耗。十个模型的用线量为
49÷6×10=83×
六到十介于原来的一倍与两倍之间,用线量也应如此。单位换算也可这样想:五分之三小时是 60×53=36 分钟,先确定一个完整单位是多少,再取份额。
估算与查错:合理范围不等于正确答案
先用熟悉的数夹住范围
125+187=36
两项分别大于五分之二与三分之一,又都小于一半。因此和在
1511与1
之间。正确结果在范围内,错误的五分之二则明显不在。
但如果把正确的 3629 误算成 3630,它仍在刚才的范围内。范围检查只能排除一部分错误,不能替代对精确运算的检查。
把乘与除并排看
143×65=24
143÷65=10
同一个正数,乘小于一的正数会缩小,除以它则增大。决定结果的不是“用了哪两个分数”,还有它们之间的运算。
改写当下,就要核对数值
四分之三改成分母十二,应该是 129。只改分母得到 123,已经把原数除以三。
我会逐行问:这一步是在保持数值的改写,还是题目要求的一次计算?通分、约分、带分数转换都应保留原值;选用加减乘除,则要符合原题关系。
同样两个数,四种问题
上午走四分之三千米,下午走二分之一千米,总路程用加法,是四分之五千米。
四分之三米绳子剪去二分之一米,剩余用减法,是四分之一米。
取四分之三米绳子的一半,用乘法,是八分之三米。
四分之三米绳子按每段二分之一米分组,用除法,相当于一段半;只数完整段则一段,剩四分之一米。
别只抓数字,先把关系说成一句完整的话,再决定运算符。
找到第一处改变题意的改写
原题
121−32×4
不能先写成 (23−32)×。新加的括号改变了乘法作用对象。正确做法先乘再减,得到 。
逐行检查“这一行只做了哪一步,其他部分是否保留”,比沿着同一种误读重算一遍更容易抓住结构错误。
综合练习:先说关系,再看答案
1. 异分母相加
计算 85+127。
通分到二十四,得 2415+2414=。两项都大于一半,和大于一,与计算一致。
2. 异分母相减
计算 97−125。
通分到三十六,得 3628−3615=。减数与被减数没有交换,通分前后各自的值也没变。
3. 带分数相减
计算 341−165。
化假分数得 413−611=。差加回原减数,应恢复被减数。
4. 相乘前约分
计算 1514×2825。
十四与二十八同除以十四,二十五与十五同除以五,剩 3×21×5=65。约的是乘积整体分子、分母里的因子。
5. 带分数相乘
计算 232×169。
写成 38×169,约分后得到 。正数乘小于一的正数,结果比原带分数小。
6. 除法翻转谁
计算 107÷1514。
只把除数取倒数,得 107×1415=。反查商乘原除数,等于 。
7. 包含几个标准份
计算 321÷87。
27×78=4。也可以看成二十八个八分之一,每七个组成一份,正好四份。
8. 繁分数
化简 45−83。
整体分子为 65,整体分母为 87,非零。相除得 。
9. 先乘后加
计算 21+43×。
先算乘积为 61,再加一半,得到 32。不能先把前两项装进原题没有的括号。
10. 装满几瓶
541 升果汁,每瓶装八分之三升,无损耗,可以装满多少瓶?
421÷83=14。正好装满十四瓶,没有余量。
11. 反求全程
已走十四千米,占全程十分之七,全程多少千米?
七份十四千米,一份两千米,十份二十千米。算式为 14÷107=20。再用二十乘十分之七,恢复十四。
12. 先发现可疑之处
小林写 43÷52=,哪里错了?
第一步把除号改成乘号,却没给除数取倒数。正数除以小于一的正数应增大,结果却变小,已经可疑。正确结果为 43×25=。
13. 两类符号问题
计算 −43+61 与 。
前者通分相加得 −127;后者同号相除为正,乘除数倒数得 815。两题运算不同,不能只数负号决定结果。
14. 所有小分母非零,还够吗
53−53 能否计算?
不能。小分母五非零,但整体分母为零,外层除法没有定义。要检查每一层的分母与除数。
下一章:把刻度换成十分之一、百分之一
分数四则不是四句互不相干的口诀:加减需要共同刻度,乘法描述缩放,除法反向寻找乘法里的另一个量。带分数与繁分数,只是把这些结构组合起来。
下一章学习小数,相同思想仍在工作。小数点对齐,是为了让相同位值对齐;乘除改变数量级,仍要用缩放方向与逆运算检查。
207=10035=0.35.
这不是创造一个新数,只是换成百分之一的位值写法。八分之三能有限写成零点三七五,三分之一则需要无限循环,有限位截取只能近似。
先约成最简、取正分母;分母为一,或质因数只含二和五时,可以有限写完。下一章会用位值与长除法,把这些现象接起来。
带着原来的顺序继续就好:先认单位和整体,再辨关系,接着计算,最后把答案放回原问题。书写方式变了,不需要把理解推倒重来。