Множення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
3 × 4 = 12
4 торбинки, по 3 кульки в кожній дають разом 12 кульок.
4 кульки кожного із трьох кольорів теж разом дають 12.

Множення — бінарна операція над математичними об'єктами.

Операнди множення називаються множниками, результат — добутком.

Позначається хрестиком крапкою астеріском В алгебраїчних виразах знак множення зазвичай опускається. Для позначення послідовного множення багатьох елементів використовується символ .

Операція множення загалом має властивість асоціативності, але комутативність для неї не обов'язкова.

Множники можуть бути математичними об'єктами як однієї природи, так і різної. Добуток теж може бути математичним об'єктом зовсім іншого типу, відмінного від типу множників.

Визначення[ред. | ред. код]

Множення натуральних чисел[ред. | ред. код]

Операція множення натуральних чисел визначається через операцію додавання. Для того, щоб перемножити натуральне число на натуральне число необхідно обчислити суму, в якій число береться разів

Наприклад,

3 × 4 = 3 + 3 + 3 + 3 = 12

Множення натуральних чисел комутативне: від перестановки множників добуток не міняється.

Множення цілих чисел[ред. | ред. код]

Результати обчислення
Додавання (+)
1-й доданок + 2-й доданок = сума
Віднімання (−)
зменшуваневід'ємник = різниця
Множення (×)
1-й множник × 2-й множник = добуток
Ділення (÷)
ділене ÷ дільник = частка
Ділення з остачею (mod)
ділене mod дільник = остача
Піднесення до степеня
основа степеняпоказник степеня = степінь
Обчислення кореня (√)
показник кореня підкореневий вираз = корінь
Логарифм (log)
logоснова(число) = логарифм

Множення цілих чисел зводиться до множення натуральних чисел — абсолютних величин цих чисел, а знак добутку визначається знаками множників. Добуток береться зі знаком «плюс», якщо обидва множники додатні або від'ємні, зі знаком «мінус», якщо множники мають різні знаки.

Результатом множення будь-якого числа на нуль є нуль.

Множення раціональних чисел[ред. | ред. код]

Для того, щоб помножити раціональне число на раціональне число потрібно перемножити чисельники і знаменники дробів. Чисельник добутку є добутком чисельників, знаменник — добутком знаменників. При можливості проводяться скорочення.

Множення ірраціональних чисел[ред. | ред. код]

Кожне ірраціональне число можна подати як границю певної раціональної послідовності.

Якщо ірраціональне число , а , то

Множення комплексних чисел[ред. | ред. код]

Множення комплексних чисел визначається за формулою

,

або, в іншій формі запису,

,

Вектори[ред. | ред. код]

Для векторів існує кілька типів множення. Зокрема, вектор можна помножити на дійсне число. При цьому змінюється його довжина, і, при множенні на від'ємне число, напрямок (на протилежний).

Існують різні типи добутку двох векторів: скалярний добуток, векторний добуток, тензорний добуток (тензорний добуток векторів називається також діадним).

Матриці[ред. | ред. код]

Матриці можна перемножити між собою, якщо кількість стовпчиків у першій із них збігається із кількістю рядків у другій. Результатом множення є матриця із кількістю рядків, яка дорівнює кількості рядків у першому множнику, і кількістю стовпчиків, яка дорівнює кількості стовпчиків у другому множнику. Тобто, при перемножуванні матриці m×n на матрицю n×k утворюється матриця m×k. Елементи матриці добутку визначаються за формулою

Множення матриць не має властивості комутативності. В загальному випадку .

Матрицю можна також помножити на число, при цьому кожен елемент матриці множиться на це число.

Оператори[ред. | ред. код]

Добутком двох операторів називають їхнє послідовне застосування. При дії оператора A на об'єкт f утворюється об'єкт Af. Якщо подіяти тепер на нього оператором B, то утвориться новий об'єкт, який можна трактувати як утворений із початкового об'єкта f дією оператора BA.

Множення операторів у загальному випадку не комутативне.

Обчислення[ред. | ред. код]

Вчена мавпа - невелика іграшка 1918 року, що використовувалася як “калькулятор” для множення. Наприклад: якщо розмістити ноги мавпи на числа 4 і 9, в результаті буде отримане число - 36 - на що вказують руки.

Загальні методи множення чисел із використанням олівця та паперу потребують знання напам'ять таблиці множення або довідник добутків малих чисел (як правило двох чисел від 0 до 9), однак існує один метод, єгипетський алгоритм множення, при якому це не потрібно.

Множення вручну чисел із більшою кількістю десяткових розрядів є виснажливою процедурою із можливістю зробити помилку. Для спрощення розрахунків були придумані десяткові логарифми. За допомогою логарифмічної лінійки числа можна множити відносно швидко із точністю до трьох знаків. На початку 20-го століття, з'явилися механічні калькулятори, що автоматизували множення чисел довжиною до 10 цифрових розрядів. Сучасні електронні комп'ютери і калькулятори значно спростили розрахунки і зменшили необхідність виконувати множення вручну.

Історичні алгоритми[ред. | ред. код]

Методи множення були записані в часи існування ще стародавніх цивілізацій: в стародавньому Єгипті, Греції, Індії і Китаї.

Кістка Ішанго[en], археологічна знахідка що датується близько від 18000 до 20000 рр до н.е., вказує на вміння множити ще в період пізнього палеоліту, і була знайдена у Центральній Африці.

Єгипет[ред. | ред. код]

Єгипетський метод множення цілих чисел і дробів, було описано у папірусі Рінда, і здійснювався шляхом послідовного додавання і подвоєння. Наприклад, аби знайти добуток числа 13 і 21 необхідно було подвоїти число 21 тричі, отримавши 2 × 21 = 42, 4 × 21 = 2 × 42 = 84, 8 × 21 = 2 × 84 = 168. Повний добуток зрештою можна знайти додавши відповідні елементи знайдені у послідовності подвоєння:

13 × 21 = (1 + 4 + 8) × 21 = (1 × 21) + (4 × 21) + (8 × 21) = 21 + 84 + 168 = 273.

Вавилон[ред. | ред. код]

Вавилонці використовували шістдесяткову позиційну систему числення, аналогічну сучасній десятковій системі. Таким чином, множення у Вавилонії було подібним до сучасного десяткового множення. Із-за відносної складності запам'ятовування усіх різних добутків із комбінацій 60 × 60, вавилонські математики використовували таблиці множення. Ці таблиці містили список перших двадцяти множників окремого principal number n: n, 2n, ..., 20n; за якими слідують множники на 10n: 30n 40n, і 50n. Тоді, аби розрахувати добуток шістдесяткового числа, наприклад 53n, необхідно скласти значення 50n і 3n розрахованих із таблиці.

Китай[ред. | ред. код]

38 × 76 = 2888

У математичній праці Чжоубі Суаньцзин[en], що датується до 300 р. до н.е., а в Дев'яти книгах з математики, процедура множення була описана словами, хоча раніше китайські математики використовували палички для рахування таких операцій як додавання, віднімання, множення і ділення. Арифметичні алгоритми із позиційними десятковими числами потрапили до арабських країн завдяки Аль-Хорезмі на початку 9-го століття.

Сучасні методи[ред. | ред. код]

Сучасні методи множення основані на Індо-арабській системі числення і вперше їх описав Брамагупта. Він навів правила для додавання, віднімання, множення і ділення.

Властивості[ред. | ред. код]

Для дійсних і комплексних чисел, до яких відносяться натуральні числа, цілі і дроби, множення має наступні властивості:

Комутативність
Порядок множення чисел не має значення:
Асоціативність
Результат виразів, що повністю складаються з операції множення чи додавання не залежить від черговості операцій:
Дистрибутивність
Виконується при добутку на суму. Ця властивість дуже корисна при спрощенні алгебраїчних виразів:
Нейтральний елемент
Мультиплікативний нейтральний елемент це число 1; будь-яке число помножене на 1 буде дорівнювати самому числу:
Властивість 0
Будь-яке число помножене на 0 дасть в результаті 0. Це називають нульовою властивістю множення:
Від'ємне число
Результатом множення будь-якого числа на −1 буде протилежне число даного числа.
де
–1 помножене на –1 дорівнює 1.
Обернений елемент
Кожне число x, крім 0, має мультиплікативне обернене число, , так що .
Збереження порядку
Множення на додатне число зберігає теорію порядку:
Для a > 0, якщо b > c тоді ab > ac.
Множення на від'ємне число робить порядок оберненим:
Для a < 0, якщо b > c тоді ab < ac.
Комплексні числа не мають порядку.

Інші математичні системи, що містять операцію добутку можуть не мати всіх цих властивостей. Наприклад, в загальному випадку, множення не є комутативною операцією для матриць і кватерніонів.

Дивіться також[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

  • Погребиський Й. Б. Арифметика. К., 1953.