前代數:從算術到代數

有號數運算

想像一支溫度計或一個銀行帳戶。正數是存入的錢或零度以上的溫度;負數是欠債或零度以下的寒冷。有號數運算就是一套規則,讓正數和負數的加、減、乘、除保持一致,使盈虧按照直覺所預期的方式合併。

對加法而言,同號相加並保留符號(−3 + −5 = −8),異號則求兩者大小之差並取較大者的符號(−7 + 4 = −3)。減去一個數等同於加上它的相反數:5 − (−2) = 5 + 2 = 7。在數線上,加正數向右移,加負數向左移。

對乘法和除法而言,規則只關乎符號:同號得正,異號得負。所以 (−4)(−3) = 12,而 (−4)(3) = −12。兩個負數相乘得正,可能讓人覺得奇怪;一種誠實的理解是,乘以 −1 會反轉方向,反轉兩次便回到起點。

計算 −6 + 10 − (−4) × 2。先乘:(−4) × 2 = −8,於是式子為 −6 + 10 − (−8) = −6 + 10 + 8 = 12。

減去負數變成加上正數;符號遵循同號/異號規則。

一個微妙之處:−3^2 不等於 9。在沒有括號時,乘方比負號結合得更緊,所以 −3^2 = −(3^2) = −9,而 (−3)^2 = 9。這裡的符號由運算次序決定。

又稱
integer arithmetic with signs正负数运算正負數運算