比例式计算器
结果
缺失项
- 交叉积(A × D = B × C)
- 48.0000
- 比例系数(C ÷ A)
- 4.0000
比例式计算器解的是「两个比相等」这句话里缺的那一项。写成 3 : 4 = 12 : ?,答案是 16,因为 3 : 4 与 12 : 16 是一对相等的比——后者是前者每一项都乘 4 得到的。表单就是四个数字格,除此之外什么都没有,而规则是其中恰好留一格空白:空着的那一格就是被求的项。页面不会弹出一个菜单问你要求哪一个,因为空的格子已经说了;四个位置也都一样好使——求第一项与求最后一项是同一件事,而这正是这种排布最常被问到的那个问题。四个项里只用得上三个,而算法自始至终只有一个:把比例式交叉相乘得到一条等式 A × D = B × C,解缺的那一项就是「另一对相乘、除以它同对的另一个项」。面板因此印出你填进去那一对的积——那是你用手算也会得到的那个数——以及旁边那一格比例系数,说的是第二个比把第一个比按项放大了几倍。比可以是负的,所以四个项也可以是负的;唯独 0 哪个位置都不能出现,因为带一个 0 的比例式要么无解、要么有无数个解。
十组比例式,四种留空方式都在里面
| 第一项(A) | 第二项(B) | 第三项(C) | 第四项(D) | 缺失项 | 交叉积 | 比例系数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 4 | 12 | 16 | D | 48 | 4 |
| 3 | 4 | 12 | 16 | A | 48 | 4 |
| 3 | 4 | 12 | 16 | B | 48 | 4 |
| 3 | 4 | 12 | 16 | C | 48 | 4 |
| 12 | 5 | 2.4 | 1 | C | 12 | 0.2 |
| 5 | 3 | 20 | 12 | D | 60 | 4 |
| 2 | 3 | 4 | 6 | D | 12 | 2 |
| 1.5 | 4.5 | 2.5 | 7.5 | C | 11.25 | 1.6667 |
| -3 | 4 | -12 | 16 | D | -48 | 4 |
| 7 | 7 | 7 | 7 | D | 49 | 1 |
每一行是一个解好的比例式,七列依次是四个项、留空的是哪一格、你填进去那一对的积、以及第二个比把第一个比放大的倍数。表单上前两格沿用了比的页面里的「前项」「后项」,它们在本页就是第一项与第二项,与这里的列名指的是同一格。前四行是同一个比例式 3 : 4 = 12 : 16,空格依次落在 D、A、B、C 上,四行的每一个读数都相同——交叉积都是 48、比例系数都是 4。把这四行往下读一遍,就是「能不能求第一项」最快的答案:四项都能求。它们也解释了缺失项那一列:它印的是空格里的那个字母而不是数字,因为四个项与这四个字母在每种语言里都一样。第五行是 12 : 5 = ? : 1,解出 2.4,与「算一件的价钱」是同一套算术,也是全表唯一一行答案不是整数的。第六行 5 : 3 = 20 : ? 解出 12。第七行是最小的整数比例式 2 : 3 = 4 : 6。第八行四个项都是小数,它的比例系数 1.6667 是全表唯一除不尽的读数。第九行带负数,交叉积是负的而比例系数是正的。第十行是 7 : 7 = 7 : 7,比例系数 1 说的是两个比完全相同——比例式可以平凡地成立,而它照样得按同一套方法解。
公式
A ÷ B = C ÷ D 交叉相乘:A × D = B × C 缺失项 = (填进去的那一对相乘)÷ 它的对角项
- 第一项(A)
- 左边那个比的第一个数:3 : 4 = 12 : 16 里的 3。它可以留空,留空时它就是本页要求的那一项——不管空的是哪一格,答案都印在同一行。它可以是负数,但不能是 0。
- 第二项(B)
- 同一个比里的第二个数:4 : 4 在这里是拿来做比较的那一边,所以它填 0 就等于什么都没说——3 : 0 不成其为比。负数没问题。
- 第三项(C)
- 右边那个比的第一个数:例子里是 12。它也可以留空,也可以是负数。0 同样被拒绝,因为 C ÷ D 对任何 D 都是 0,没有哪一个 D 能让 0 等于一个非零的比。
- 第四项(D)
- 右边那个比的第二个数:例子里是 16,也是通常留空的那一格,因为表单前三个格子都带默认值。它是被搜得最多的那一项,而解法与另外三项完全一样:另一对相乘、除以对角项。
- 缺失项
- 留空的那一项解出来的值:3 : 4 = 12 : ? 是 16。不管空的是四格里的哪一格,它都印在同一行——标签要是按某个位置来命名,在另外三种留空方式下就会指错地方。它永远不会是 0:它是两个数的积除以一个非零的项。
- 交叉积
- 你填进去的那一对的积:3 : 4 = 12 : ? 是 48,来自 4 × 12。交叉相乘说的就是外项之积等于内项之积,所以这个数就是等号两边共同的那个数,也是拿来用手核对的那一步。印哪一对取决于空的是哪一格,而它永远是完整的那一对——不需要用到解出来的那个值,因为那个值本身是舍入过的。
- 比例系数
- C 除以 A:3 : 4 = 12 : 16 是 4,因为第二个比就是第一个比每一项都乘 4。它不是两个比的比值——那两个比值按定义就相等,比例式说的就是这件事——它是第二个比把第一个比放大的倍数,也是抬眼一看就能核对答案的那个数。
第一种用法是课本上的那一种:比例式里三个项已知、求第四个,无论是按比例尺画图、配一份配方、调一份混合料,还是按固定汇率换算。第二种是核对一个已经解出来的比例式——交叉积那一行就是你用手会做的那次乘法,而比例系数是同一件事的一眼版。第三种是第一项未知的比例式:有些工具表达不了,因为它们的答案槽固定在最后一位;在这里把第一格留空就行。第四种是带小数的比,比如 1.5 : 4.5 = 2.5 : 7.5,答案是小数,而本页印的就是小数,不会把结果写成分数。第五种是与单位率交界的那种:12 : 5 = ? : 1 与「算一件的价钱」是同一套算术,本页照样解,而单位率那一页坚持第二个项必须正好是 1。
算例
3 : 4 = 12 : ?
- 留空的是第四项,所以求的就是它
- 交叉相乘:3 × D = 4 × 12,也就是 3 × D = 48
- 两边同除以 3:D = 48 ÷ 3 = 16
- 用比例系数核一下:12 ÷ 3 = 4,而 4 × 4 = 16,两个比确实一样
默认那一档,也是大多数人拿来就问的形状:前三个项已知、要最后一项。下面两格读数就是这次核对的两半——交叉积 48 是等号两边共同的那个数,比例系数 4 是第二个比乘在第一个比上的倍数。注意解出来的那一项让两个比都等于 0.75:3 ÷ 4 与 12 ÷ 16。这个相等就是比例式的全部内容,而本页只是把它重新排列了一下。
? : 4 = 12 : 16
- 这次空的是第一项,方法一点没变
- 交叉相乘:A × 16 = 4 × 12,也就是 A × 16 = 48
- 两边同除以 16:A = 48 ÷ 16 = 3
- 交叉积仍然是 48,因为它取的是你填进去的那一对
同一个比例式,答案落在第一格而不是最后一格,而每个读数都逐字相同——3、48、4。这正是「输出槽固定」的表单答不了的问题:未知项就住在你留的那个洞里。这里值得盯一下交叉积:它是 4 × 12 而不是 A × 16——本页乘的是你填进去的那一对,不是碰巧含着你刚解出来那一项的那一对。要是它用了解出来的值,读者用手核对时乘的就是一个舍入过的数了。
3 : ? = 12 : 16
- 空格挪到了第二项,方法还是那一个
- 交叉相乘:3 × 16 = B × 12,也就是 48 = B × 12
- 两边同除以 12:B = 48 ÷ 12 = 4
- 这一次交叉积取的是完整的那一对:3 × 16 = 48
空格挪到第二个位置,也正是两对互换的地方:缺第一项时完整的那一对是 B 与 C(内项),缺第二项时是 A 与 D(外项)。这里印出来的积两档都是 48,但那是这四个数凑巧,不是规则——规则是本页乘你填进去的那一对,所以面板上的数永远能用手边填进去的数乘出来。除的是 12 而不是乘 12,是这一步最常被做反的地方。
12 : 5 = ? : 1
- 空的是第三项:12 : 5 应当等于 C : 1
- 交叉相乘:12 × 1 = 5 × C,也就是 12 = 5 × C
- 两边同除以 5:C = 12 ÷ 5 = 2.4
- 比例系数是 2.4 ÷ 12 = 0.2,小于 1,因为第二个比比第一个比小
与「五个卖十二块、一个多少钱」是同一套算术,而答案是一个小数而不是整数。本页把这个小数印出来,不会把它变成分数,这是一条有意的分界:把结果约到最简是分数那几页的事,而四个项都是小数的比例式未必有一个漂亮的分数形式的答案。比例系数小于 1 在这里是有用的信号——它说的是第二个比是第一个比的一部分,而这个信号很容易被当成出错,尤其是当人们预期答案应该更大的时候。
-3 : 4 = -12 : ?
- 空的是第四项,而四个项都可以是负数
- 交叉相乘:-3 × D = 4 × (-12),也就是 -3 × D = -48
- 两边同除以 -3:D = -48 ÷ -3 = 16
- 交叉积是负的、比例系数是正的,两个都对
负数项是合法的,因为比可以是负的,而 -0.75 = -0.75 是一个真比例式。这里两格读数指着一正一负两个方向,而这并不矛盾:交叉积 -48 是等号一侧那两个项的积,而比例系数 4 是 -12 ÷ -3,负的除以负的得正的。要是哪天觉得本页给出的符号像是随手挑的,就看这一档——符号属于印出来的那个积或商,不属于整个比例式。
局限
恰好留一格空白。四格全填会被拒,哪怕这四个数确实构成一个正确的比例式(3 : 4 = 12 : 16 就成立)——没有空格就没有被求的项,而把其中一项当作答案印出来,等于页面悄悄替你挑了。这也给了「核对一个你认为成立的比例式」的办法:留一格空白,看解出来的数是不是你心里那个。填不满三个格子同样会被拒,因为没有东西可解。0 哪个格子都不能出现,而四种情形归成同一条理由:在 A × D = B × C 里,只要有一项是 0,这条等式要么无解、要么对任何值都成立,所以本页一律拒绝,而不是挑一个答案。第二项或第四项填 0 是最清楚的一档,因为对着 0 写的比根本不成其为比。负数项合法,答案也可以是负的,别把负号当成出错。四个读数都保留四位小数,这在除不尽时会显出来:1.5 : 4.5 = 2.5 : 7.5 解出 2.5,而比例系数是 1.6667。结果一律印成小数,从不写成分数——本页不做任何约分,而四个项都是小数的比例式可能根本没有可约的分数。四个项都不带单位,因为比例式比的是同一类量,挂上量纲等于把别的类都挡在门外;要是这个比是两边各带单位的速率,那属于单位率那一页。本页一次只解一个比例式,没有连比、也没有把几个比例式串起来的用法。
常见问题
- 比例式怎么算?
- 交叉相乘,再除。3 : 4 = 12 : ? 用公式写出来是 3 × D = 4 × 12,所以 3 × D = 48、D = 16。说成一句话:把你填进去的那一对相乘,再除以「被求那一项的对角项」。四个位置用的都是这一个方法。
- 能求第一项吗,而不是最后一项?
- 能,四项都能。把你想求的那一格留空、其余三格填上就行——没有单独的求解模式,也不会弹菜单问你要解哪个。? : 4 = 12 : 16 的答案是 3,而面板看起来与空格在最后时一模一样。
- 四格全填会怎样?
- 会被拒,哪怕这四个数确实构成一个正确的比例式。没有空格就没有被求的项,而把其中一项印成答案等于页面替你挑了。想核对一个你认为成立的比例式,就留一格空白,看解出来的数是不是你心里那个。
- 负数与 0 可以用吗?
- 负数可以:-3 : 4 = -12 : 16 是一个真比例式。0 在四个格子里的任何一个都会被拒。在 A × D = B × C 里只要有一项是 0,这条等式要么无解、要么对任何值都成立,而 3 : 0 这样的比根本不成其为比。解出来的那一项永远不会是 0。
- 交叉积那一行是什么?
- 你填进去的那一对的积——3 : 4 = 12 : ? 是 48,来自 4 × 12。交叉相乘说的是这两个积相等,所以它就是等号两边共同的那个数,也是值得用手核一遍的那一步。印的是哪一对取决于空的是哪一格,因此它永远能用你填进去的数乘出来。
- 比例系数是什么意思?
- 第二个比把第一个比放大了几倍:3 : 4 = 12 : 16 是 4,因为 12 是 3 乘 4、16 是 4 乘 4。它不是两个比的比值——那两个比值按定义就相等,比例式说的正是这件事。它是抬眼一看就能确认答案大小对不对的那个数。
参考资料
- Proportional(成比例)——两个量之间比值恒定的关系;比例式说的就是这件事,而本页求的是它缺的那一项 — Wolfram MathWorld(美国)
- Linear Equation(线性方程)——每一项都是常数或者常数乘一个变量的方程;交叉相乘把比例式化成的就是它,再除掉那一项就解出来了 — Wolfram MathWorld(美国)
- Ratio(比)——两个数的商;它是比例式两边的各一边,也是比例系数那一行所衡量的变化 — Wolfram MathWorld(美国)
- Least Common Multiple(最小公倍数)——本页的邻居「化简一个比」用的就是它;列在这里是因为化简比与解比例式是最常被混为一谈的两个操作 — Wolfram MathWorld(美国)
- Greatest Common Divisor(最大公约数)——把一个比化成最简所用的那个约数;本页不做这件事,因为它印的是小数而不是化简后的比 — Wolfram MathWorld(美国)