分子是被除数,分母便是除数。本来,也就是因为两个整数相除,不一定除得干净,在除不尽的场合,如13÷5=2……3,不但说起来啰唆,用起来更是不方便,急中生智,才造出这个 来。
“分数是什么?”马先生今天的第一句话。
“是许多个小单位聚合成的数。”周学敏。
“你还可以说得明白点儿吗?”马先生。
“例如 ,就是3个 聚合成的, 对于1做单位说,是一个小单位。”周学敏。
“好!这也是一种说法,而且是比较实用的。照这种说法,怎样用线段表示分数呢?”马先生问。
“和表示整数一样,不过用表示1的线段的若干分之1做单位罢了。”王有道这样回答以后,马先生叫他在黑板上作出图80来。其实,这是以前无形中用过的。
图80
“分数是什么?还有另外的说法没有?”马先生等王有道回到座位坐好以后问。经过好几分钟,还是没有人回答,他又问:
“ 是多少?”
“2!”谁都知道。
“ 呢?”
“6。”大家一同回答,心里都好像以为这只是不成问题的问题。
“ 呢?”
“0.5。”周学敏。
“ 呢?”
“0.25。”还是他。
“你们回答的这些数,分数的值,怎么来的?”
“自然是除得来的哟。”依然是周学敏。
“自然!自然!”马先生,“就顺了这个自然,我说,分数是表示两个数相除而未除所成的数,可不可以?”
“……”想着,当然是可以的,但没有一个人回答。大概他们和我一样,觉得有点儿拿不准吧,只好由马先生自己回答了。
“自然可以,而且在理论上,更合适。 分子是被除数,分母便是除数。本来,也就是因为两个整数相除,不一定除得干净,在除不尽的场合,如13÷5=2……3,不但说起来啰唆,用起来更是不方便,急中生智,才造出这个 来。 ”
这样一来,变成用两个数连合起来表示一个数了。马先生说,就因为这样,分数又有一种用线段表示的方法。他说用横线表示分母,用纵线表示分子,叫我们找 , , 各点。我们得出了 A 1 , A 2 和 A 3 ,连起来就得直线 OA 。他又叫我们找 , 两点,连起来得直线 OB ——图81。
图81
“ , ,和 的值是一样的吗?”马先生问。
“一样的!”我们回答。
“表 , 和 的各点 A 1 , A 2 , A 3 ,都在一条直线上,由这线上,还能找出其他分数来吗?”大家争着,你一句,我一句地回答:
“ 。”
“ 。”
“ 。”
“ 。”
“这些分数的值怎样?”
“都和 的相等。”周学敏很快回答,我也是明白的。
“再就 OB 线看,有几个同值的分数?”
“三个—— , , 。”几乎是全体同时回答。
“不错!这样看来,表同值分数的点,都在一条直线上。反过来,一条直线上的各点所指示的分数是不是都是同值的呢?”
“……”我想回答一个“是”字,但找不出理由来,最终没有回答,别人也只是低着头想。
“你们试在线上随便指出一点来试试看。”
“ A 8 。”我。
“ B 4 。”周学敏。
“ A 8 指示的分数是什么?”
“ 。”王有道。马先生说,这是一个繁分数,叫我们将它化简来看。
= = × = 。
B 4 所指示的分数,依样画葫芦,我们得出:
= = = 。
“由这样看来,对于前面的问题,我们可不可以回答一个‘是’字呢?”马先生郑重地问。就因为他问得很郑重,所以没有人回答。
“我来一个自问自答吧!”马先生,“可以,也不可以。”惹得大家哄堂大笑。
“不要笑,真是这样。实际上,本是如此所以你回答一个‘是’字,别人绝不能提出反证来。不过,在理论上,你现在没有给它一个充分的证明,所以你回答一个‘不可以’,也是你虚心求稳。我得结束一句,再过一年,你们学完了平面几何,就会给它一个证明了。”
接着,马先生又提醒我们,将这图从左看到右,又从右看到左。先是: 变成 , , , , , ;而 变成 , ,它们正好表示扩分的变化——用同数乘分子和分母。后来,正相反, , , , , 都变成 ;而 , 都变成 ,它们恰好表示约分的变化——用同数除分子和分母。——啊!多么简单、明了,且趣味丰富啊!谁说算学是呆板、枯燥、没生趣的呀?
用这种方法表示分数,它的效用就此可叹为观止了吗?不!还有更浓厚的趣味哩。
第一,是通分,马先生提出下面的例题。
例一: 化 , 和 为同分母的分数。
图82
这个问题的解决,真是再轻松不过了。我们只依照马先生的吩咐,画出表示这三个分数 , 和 的三条线—— OA , OB 和 OC ,马上就看出来 扩分可成 , 可成 ,而 可成 ,正好分母都是24,真是简单极了。
第二,是比较分数的大小。
就用上面的例子和图,便可说明白。把三个分数,化成了同分母的,因为
> > ,
所以知道,
> > 。
这个结果,图上显示得非常清楚, OB 线高于 OA 线, OA 线高于 OC 线,无论这三个分数的分母是否相同,这个事实绝不改变,还用得着通分吗?
照分数的性质说,分子相同的分数,分母越大的值越小。这一点,图上显示得更清楚了。
第三,这是普通算术书上不常见到的,就是求两个分数间,有一定分母的分数。
例二: 求 和 中间,分母为14的分数。
图83
先画表示 和 的两条直线 OA 和 OB ,由分母14这一点往上看,处在 OA 和 OB 间的,分子的数是6( C l ),7( C 2 )和8( C 3 )。这三点所表的分数是 , , ,便是所求的。
不是吗?这多么直截了当啊!马先生叫我们用算术的计算法来解这个问题,以相比较。我们共同讨论下,得出一个要点,先通分。因为这一来好从分子的大小,决定各分数。通分的结果,8,14和18的最小公倍数是504, 变成 , 变成 ,所求的分数就在 和 中间,分母是504,分子比196大,比315小。
“这还不够。”王有道的意见,“因为题上所要求的,限于14做分母的分数。公分母504是14的36倍,分子必须是36的倍数,才约得成14做分母的分数。”这个意见当然很对,而且也是本题要点之一。依照这个意见,我们找出在196和315中间,36的倍数,只有216(6倍),252(7倍)和288(8倍)三个。而:
与前面所得的结果完全相同,但步骤却烦琐得多。
马先生还提出一个计算起来比这更烦琐的题目,但由作图法解决,真不过是“举手之劳”。
例三: 求分母是10和15中间各整数的分数,分数的值限于在0.6和0.7中间。
图84
图中 OA 和 OB 两条直线,分别表示 和 。因此所求的各分数,就在它们中间,分母限于11、12、13和14四个数。由图上,一眼就可以看出来,所求的分数只有下面五个:
第四,分数怎样相加减?
例四: 求 和 的和与差。
总是要画图的,马先生写完题以后,我就将表示 和 的两条直线 OA 和 OB 画好——图85。
图85
“异分母分数的加减法,你们都已知道了吧?”马先生。
“先通分!”周学敏。
“为什么要通分呢?”
“因为把分数看成许多小单位集合成的,单位不同的数,不能相加减。”周学敏加以说明。
“对的!那么,现在我们怎样在图上将这两个分数相加减呢?”
“两个分数的最小公分母是12,通分以后, 变成 ,即 A 2 所表示的点; 还是 ,即 B 1 所表示的点。在12这条纵线上,从 A 2 起加上5,得点 C 1 ( A 2 C 1 等于12 B 1 ), OC 1 这条直线就表示所求的和 。”王有道。
与“和”的做法相反,“差”的做法我也明白了。从 A 2 起向下截去5,得点 D 1 , OD 1 这条直线就表示所求的差 。
“ OC 1 和 OD 1 这两条直线所表示的分数,最左的一个各是什么?”马先生问。
一个是 ,即 C 2 所表示的点;一个是 ,即 D 2 所表示的点。这个说明了什么呢?马先生指示我们,就是在算术中,加得的和,如 ,同着减得的差,如 ,可约分的时候,都要约分。而在这里,只要看最左的一个分数就行了,真便当!