引子:同一道题,两台计算器
时不时就有一道短算式在网上爆红:6÷2(1+2)。一半人说是 9,一半人说是 1,还总有人晒出两台计算器结果不同的照片。在美国,“calculator” 常年是热门搜索词,这份好奇心有一部分就来自这里:机器不会算错,为什么两台机器答案不一样?
答案揭示了一件重要的事:数学符号是一种语言,语言靠约定运作。
运算顺序
算式要分层来读:
- 括号(小括号、中括号、大括号),由内向外。
- 乘方和开方。
- 乘法和除法,同级,从左到右。
- 加法和减法,同级,从左到右。
最容易出错的是第 3 条:乘法并不优先于除法,二者同级,按位置先后计算。
计算器为什么结果不同
分歧来自隐式乘法,也就是省略乘号,比如 或 :
- 严格约定:隐式乘法就是普通乘法。6÷2(1+2) = 6÷2×3 = 3×3 = 9。大多数手机计算器和编程语言都这样处理。
- 并列优先约定:紧挨着写的部分构成一个整体,优先级更高。2(1+2) = 6,于是 6÷6 = 1。一些科学计算器型号和许多物理、工程教材这样读;写 的人几乎总是指 。
两者都不算错,只是对一个表达不清的写法采用了不同的读法。所以专业数学里从不这样写,而是用分数线。
例题详解
我们仔细计算一个没有歧义的算式:18 − 12 ÷ 3 × 2 + 1。
- 没有括号和乘方,直接从左到右做乘除,先算 12 ÷ 3。
- 代入后继续向右:4 × 2。
- 只剩加减,从左到右:18 − 8 = 10。
- 结果:11。
- 验算:用括号写明顺序,18 − ((12 ÷ 3) × 2) + 1 = 18 − 8 + 1 = 11。
注意第 2 步:如果先算 3 × 2,就会得到 12 ÷ 6 = 2,最后 18 − 2 + 1 = 17,这是错的。加上括号后,(18 − 12) ÷ (3 × 2) + 1 = 6 ÷ 6 + 1 = 2。同样的数字,不同的分组,结果是 11 和 2。
生活中同样重要:假设一笔订单是 ¥40 加 3 件单价 ¥5 的商品,输入 40 + 3 × 5 得 ¥55,正确;输入 (40 + 3) × 5 却得 ¥215。
常见错误
- 总是先乘后除。 乘除同级,从左到右。
- 总是先加后减。 10 − 4 + 2 等于 8,不是 4。
- 混淆 和 。 ,而 。
- 叠加的指数。 ,不是 。
- 盲目相信按键。 考试前,在你的计算器上试一下 6÷2(1+2)。
如何写出没有歧义的算式
只要可能有两种读法,就加括号。多加的括号不会改变正确算式的值,只会消除疑问。书写时优先用分数线而不是 ÷;在计算器或表格中输入 (6/2)(1+2) 或 6/(2(1+2))。
常见问题
6÷2(1+2) 到底是 9 还是 1?
按多数计算器和编程语言采用的严格约定,是 9;若让隐式乘法优先,则是 1。这个算式有歧义,应当改写。
乘法是不是比除法优先?
不是。乘除同级,加减同级,同级内从左到右。
为什么科学计算器和手机结果不一样?
部分型号让没有乘号的乘积(如 2(3))优先于除法。输入乘号并加上括号,两者就一致了。
考试时用哪种约定?
用严格约定。好的试题会用分数线和括号避免歧义。