分数计算器
结果
最简分数
- 约分前
- 5/6
- 小数写法
- 0.833333
分数计算器一次对两个分数做四则运算:填一个分子和一个分母,选加、减、乘或除,再填第二个分数,答案回来时已经约到最简。二分之一加三分之一是六分之五,而这一页印的就是它,不是你拿两个分母相乘会得到的三十六分之一十六。最后一句话正是这类工具值得用的理由。分数加减法是人最容易做错的那一类运算,因为它是四则运算里唯一需要先让分母一致才能动手的:乘法直接乘过去就完了,而加减法得先通分,把二分之一与三分之一变成同一个分母下的东西。通向那里的路有两条。稳妥的一条是这一页完整展示给你的那条:每个分子乘上另一个分母,用两个分母的乘积做公分母——二分之一与三分之一由此得到六分之五,分母为六,这就是约分前的写法。清爽的一条是先找两个分母都能整除的最小的那个数,这里就是六,它能一步把同一个答案收成六分之五。两个输出摆在一起就是为了让你两条路都看得见,而值得记住的是它们不是两个答案——它们是同一个数在约分前与约分后的样子。除法是另一条自带规则的运算:除以一个分数等于乘上它的倒数,所以二分之一除以四分之三就是二分之一乘三分之四,也就是六分之四,再约成三分之二。乘法与减法没有这种转折,不过减法是负号出现的地方:二分之一减三分之一是六分之一,三分之一减二分之一是负六分之一,而这一页把负号留在分子上而不是整个分数前面,因为算术把它放在那里。用之前有四件事值得知道。它按假分数工作,不按带分数:四分之九回来还是四分之九,这是下一步计算想要的形式,而不是二又四分之一。分母为 0 会被直接拒绝,而不是当成一个答案,因为那样的分数没有值。除以一个分子为 0 的分数也会被拒绝,因为 0 的倒数不是一个数。而分子大到让交叉相乘的结果超出整数精确表示的范围时,这一页宁可报错也不给一个近似的分数——这是它在十万这个分母上限之外唯一加的一道输入限制。
四种运算,以及约分发生在哪里
| 第一个分数 | 运算符 | 第二个分数 | 约分前 | 最简 | 小数 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/2 | + | 1/3 | 5/6 | 5/6 | 0.833333 |
| 1/4 | + | 1/6 | 10/24 | 5/12 | 0.416667 |
| 3/4 | − | 1/3 | 5/12 | 5/12 | 0.416667 |
| 2/3 | × | 3/5 | 6/15 | 2/5 | 0.4 |
| 1/2 | ÷ | 3/4 | 4/6 | 2/3 | 0.666667 |
| 5/6 | × | 3/10 | 15/60 | 1/4 | 0.25 |
六行覆盖四种运算,最要紧的是第四列与第五列——同一个数在约分前后的样子。先读第二行,它把过程展示得最清楚:四分之一加六分之一经过 10/24,约成 5/12,因为 10 与 24 有公因数 2。再看第一行与第三行,那两行的前两列与后两列是同一个分数,压根没有可约的——只印一列的页面会把这两件事都藏起来。乘除两行顺带展示了它们各自的规则:直接乘过去得到 6/15、约成 2/5;除法是乘倒数,所以二分之一除以四分之三得到 4/6、约成 2/3。每一行的小数都是最简分数保留六位的结果,这让最后一列成为前两列的核对——第二行与第三行尽管运算不同、中间分数也不同,末位都落在 0.416667。
公式
加减:a/b ± c/d = (a·d ± c·b) / (b·d) 乘法:a/b × c/d = (a·c) / (b·d) 除法:a/b ÷ c/d = (a·d) / (b·c) 再把分子分母同除它们的最大公因数
- 第一个分数
- 一个分子与一个分母,都是整数。分子可以是负数或 0;分母不能为 0,也不能超过十万
- 运算符
- 四种运算之一,从列表里选,因为只有四种——用第二个分数去加、减、乘或除第一个分数。除法是其中把第二个分数上下翻过来做的那一种,也是第二个分数的分子为 0 时会被拒绝的那一种
- 第二个分数
- 另一个操作数,规则相同:分子任意整数,分母非 0 且不超过十万。做除法时,它的分子会成为倒数的分母
- 约分前
- 从规则里直接出来、还没有约分的那个分数:二分之一加三分之一得到分母为六的六分之五。它的分母是两个分母的乘积,这也是交叉相乘这个名字的来源——也正是它可能比最小公倍数大的原因
- 最简分数
- 同一个值,分子分母都除掉了最大公因数:分母为六的六分之五约成六分之五。这是答案,而两个输出之间的那一步就是约分的全部内容
- 小数
- 把答案写成小数,保留六位:六分之五是 0.833333。除不尽时是四舍五入而不是截断,而这六位是显示上的选择,不是对这个分数精度的声明
四种运算、四种场合,还有一个值得养成的习惯。加法用在那些以不同等份出现的量上——三分之一杯加四分之一杯,这一页告诉你它是十二分之七。减法是把符号翻过来的同一件事,也是两个分数的顺序唯一要紧的运算:二分之一减三分之一是六分之一,而三分之一减二分之一是负六分之一,所以先填的那个分数是被减数。乘法是四种里最简单的,也是最容易被想复杂的——分子乘分子、分母乘分母,没有公分母要找;三分之二的一半是三分之一。除法是乘上倒数,也是人们最常拿起计算器的那一种:四分之三除以二分之一,是四分之三乘二,也就是四分之六,约成一又二分之一。四种运算底下还压着一个习惯:拿一个粗略的小数核对答案。分母为六的六分之五比零点八多一点,六分之五也是,所以约分没有改变这个值——这正是约分唯一被允许不动的东西。如果两个小数对不上,错的是算术而不是约分,再怎么看最简那一格也找不出来。
算例
二分之一加三分之一
- 交叉相乘得公分母:2 × 3 = 6
- 第一个分子:1 × 3 = 3
- 第二个分子:1 × 2 = 2
- 分子相加放在公分母上:(3 + 2) / 6 = 5/6
- 约不动——5 与 6 没有公因数——所以约分前与答案是同一个分数,小数是 0.833333
默认那一组,也是两个分数输出恰好重合的一组。当交叉相乘的形式已经是最简时就会这样,而对两个单位分数求和来说,那意味着两个分母互质。在遇到它们不同的那些例子之前先看一次这个,一个把同一个分数印两遍的页面才不会看起来像坏了。
四分之一加六分之一,两种写法
- 交叉相乘得公分母:4 × 6 = 24
- 第一个分子 1 × 6 = 6,第二个分子 1 × 4 = 4
- 分子相加放在公分母上:(6 + 4) / 24 = 10/24
- 求 10 与 24 的最大公因数:2
- 两边同除 2:答案是 5/12,写成小数是 0.416667
这一组把两个输出解释清楚了。24 不是 4 和 6 都能整除的最小数——12 才是——所以约分前那个分数比它需要的更大,约分那一步做了实实在在的功。走乘积而不是走最小公倍数不是偷懒:那条规则对任何一对分母都成立,用不着先去分析它们的因数,而后面那次约分会把它收回到整齐的形式。10/24 与 5/12 是同一个数,对照表末尾那两格相同的小数就是证据。
三分之二乘四分之三
- 直接乘过去:2 × 3 = 6 做分子,3 × 4 = 12 做分母
- 不需要公分母——那是加减法独有的步骤
- 把 6 约掉:6 ÷ 6 = 1,12 ÷ 6 = 2
- 答案是 1/2,也就是 0.5
乘法,分母直接相乘,没有谁要先凑成一致的。这里的约分值得留意:三分之二乘四分之三等于二分之一,比两个操作数都小,因为两个都小于 1——这个结果会让期待「相乘会变大」的人意外,而拿 0.5 一核对就明白了。
二分之一除以四分之三
- 把第二个分数上下翻过来:3/4 变成 4/3
- 改成乘法:(1 × 4) / (2 × 3) = 4/6
- 把 2 约掉:4 ÷ 2 = 2,6 ÷ 2 = 3
- 答案是 2/3,也就是 0.666667
除法,也就是乘上倒数——这条规则让第二个分数的分子最终落进答案的分母。注意方向:二分之一除以四分之三是三分之二,比出发时的二分之一还大,因为除数是小于 1 的。除以一个小于 1 的数永远会把结果变大,这是这一页最快的合理性检查。
三分之一减三分之一,以及四分之九除以四分之九
- 公分母:3 × 3 = 9
- 第一个分子 1 × 3 = 3,第二个分子 1 × 3 = 3
- 相减:(3 − 3) / 9 = 0/9
- 约分:0 除以任何数都是 0,答案印成 0 而不是 0/9
零,这是一个合法的答案而不是空结果——两个分数相等,相等的数相减就是没有。约分前那个输出保留着产生它的那步运算的形状,分母是九,而答案收成了单独一个数字。同样的收拢也发生在另一头:四分之九除以四分之九给整数 1,约分前是 36/36,所以一个分子分母相等的分数最终印成整数,而不是自己比自己。
局限
约分前那一格走的是交叉相乘,不是最小公分母。四分之一加六分之一经过的是 24 而不是 12,所以中间那个分数比整齐的那个更大,在期待最小公倍数的人眼里像是错的。两个分数是同一个数,答案是正确的那一个——两个输出只差约分做了多少——但如果你要的是最小的公分母,该读的是最简那一格。结果一律是假分数,从不化成带分数:四分之九就是四分之九,不会变成二又四分之一,而整数结果就印成整数,所以二分之一除以二分之一是 1 而不是 1/1。小数输出保留六位,这让它成为一个核对答案的工具而不是陈述答案的方式:三分之一是 0.333333,三分之一加三分之二在面板上显示成 0.999999 而不是 1,而同一算式的两个分数输出给出的是精确的 1。分母上限是十万,这是对一次能约多少的刻意封顶。有三类输入会被拒绝而不是给答案:分母为 0,因为那样的分数没有值;除法的第二个分子为 0,因为 0 的倒数不是一个数;以及分子大到交叉相乘离开整数精确运算的范围,这种情况这一页报错而不是印一个近似的分数。非整数的分子也一样被拒绝,所以像一又二分之一这样的值要先自己化成假分数才能填进分子格。
常见问题
- 为什么两个分数输出不一样?
- 因为一个是答案,另一个是过程。约分前的分数直接从规则里出来——分母相乘、分子交叉乘上对方的分母——而最简分数是同一个值把分子分母的最大公因数约掉之后的样子。四分之一加六分之一约分前是 10/24、约分后是 5/12;两个小数相同,这就是只有写法变了的证明。
- 既然 12 也行,为什么约分前的分母是 24?
- 因为这一页找公分母的办法是把两个分母相乘,而不是去搜两个分母都能整除的最小数。24 就是 4 乘 6,它是合法的公分母,尽管 12 更小。这个取舍是刻意的:相乘永远成立、也用不着分析分母,而后面那次约分会把答案收回最简。想要最小的那个公分母,就读最简那一格。
- 分数除法怎么做?
- 乘上倒数:把第二个分数上下翻过来,再直接乘。二分之一除以四分之三就是二分之一乘三分之四,等于六分之四,约成三分之二。这条规则来自「除以一个数等于乘上它的倒数」,也是第二个分数的分子最终出现在答案分母上的原因——0.666667 对 0.5 说明答案变大了,而除以一个小于 1 的数本来就必须变大。
- 答案会是带分数吗?
- 不会——结果是假分数,所以四分之九回来是 9/4 而不是二又四分之一。假分数是继续用得下去的形式:对带分数做加法或乘法都要先把它换回假分数,所以印一个带分数只会在下一步再换回去。把 9/4 读成二又四分之一是一次除法,而读一读小数输出也能起到同样的核对作用。
- 分母是 0 会怎么样?
- 这一页会报错,而且没有答案可给:分母为 0 的分数没有值,因为分母是把整体分成几份的那个数,而除以 0 是没有定义的。除以一个分子为 0 的分数同样被拒绝,理由一样——0 的倒数不是一个数——而第一个分数的分子为 0 是合法的,乘或除的结果都是 0。
- 怎么核对答案对不对?
- 把两个操作数在脑子里换成小数,拿那些粗略的数把运算做一遍。二分之一加三分之一应该落在 0.8 到 0.9 之间,六分之五正是 0.833333。两个都小于 1 的分数相乘应该比其中任何一个都小,而除以一个小于 1 的数应该比原来的大。粗略的答案与分数对不上时,问题在算术而不在约分,因为约分只能改变一个数的写法。
参考资料
- Fraction — numerator, denominator and the rules for adding, multiplying and reducing fractions, including the common denominator that addition and subtraction require — Wolfram MathWorld
- Reduced Fraction — a fraction in lowest terms, obtained by dividing the numerator and denominator by their greatest common divisor — Wolfram MathWorld
- Decimal fraction — an arithmetical fraction with an integral power of ten as its denominator(十进分数:分母为 10 的整数次幂,也正是像十二分之五这样的分数没有精确小数形式、小数那一格必须舍入的原因) — Encyclopedia of Mathematics, European Mathematical Society
- 教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准(2022 年版)的通知——该通知的附件清单第 5 项是《义务教育数学课程标准(2022 年版)》;分数的意义与四则运算、约分与通分是义务教育阶段数学课程的内容,课标的原文与学段划分以该附件为准 — 中华人民共和国教育部