上期小文中,我们说到可以从相反数的角度理解-(-1)=1。本期咱们先来看看某版教材向量空间与群中零元与负元的定义。

负数的定义,0的意义(负数的定义三)(1)

负数的定义,0的意义(负数的定义三)(2)

设V是一个集合, 是V上的二元运算( :V×V→V是一个映射)。

若存在0∈V,使得对每个v∈V都有v 0=v,则称0是V中关于 的单位元,既零元。

若对每个v∈V,存在w∈V,使得v w=0,则称w是v的逆元。将w记为-v。既负元。先证明零元与负元的唯一性(下图是在向量空间中的证明)。

负数的定义,0的意义(负数的定义三)(3)

负数的定义,0的意义(负数的定义三)(4)

思路和图中一样,设0'是另一个零元,w'是v的另一个负元。则有

0'=0' 0=0

w=w 0=w (v w')=(w v) w'=0 w'=w'

由此可得零元与负元的唯一性。

在自然数中,我们知道数字0,就是加法中的零元。

0 1=1

0 2=2

0 3=3

接着我们思考

1 □=0

2 □'=0

3 □''=0

我们把□定义为-1,既 □:=-1。按照这样的定义自然有

-1 -(-1)=0

又有

-1 1=0

再根据负元的唯一性,可得

-(-1)=1

但是这样的定义中小学学生还是会觉得不好理解。我们换个角度思考。因为减法是加法的逆运算。根据上面的加法算式可得

0=1-1

0=2-2

0=3-3

□=0-1

□'=0-2

□''=0-3

我们把 -1:=0-1。也就是把-1定义为0-1。一般地 -a:=0-a。

由此可知

-(-1)=-(0-1)=0-(0-1)=1

也就是说,可以从减法的封闭性来思考,把-1定义为0-1。再运用这个定义来进行推理。可以关注小修哦!

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