假分数

分数与小数

jiǎ fēn shù

假分数是分子大于或等于分母的分数,表示的值等于或超过一整体。

Visualization

Definition

假分数是指分子大于或等于分母的分数,意味着你拥有一整个或更多:例如$5/4$、$9/3$、$7/7$。形式上,假分数$a/b$满足$a \ge b > 0$,因此它的值大于或等于$1$,其向下取整值$\lfloor a/b \rfloor \ge 1$;它总能用带余除法算法$a = qb + r$($0 \le r < b$)转化为带分数,得到$a/b = q + r/b$,商变成整数部分,余数变成新的分子。这是实数通过整数部分和小数部分来表示的方式在有理数上的类比。

Example

$7/4$是假分数,因为$7$大于$4$:把它想象成$7$片四分之一大小的比萨,因为$4$个四分之一组成一整个比萨,所以$7$个四分之一就是$1$整个比萨再加$3$片多余的(即$1$又$3/4$个比萨)。把$17/5$转化为带分数:$17/5 = 3$余$2$,所以$17/5 = 3$又$2/5$(验证:$3 \times 5 + 2 = 17$)。在欧几里得算法中,每一步都会产生一个分子和分母逐渐变小的分数,连分数将这一思想加以推广:任何有理数$a/b$都可以分解为$a_0 + \cfrac{1}{a_1 + \cfrac{1}{a_2 + \ldots}}$,只有有限多项,其中的部分商直接来自对$a$和$b$进行的欧几里得算法。

Key Insight

假分数并不是错误或有问题的,"假"只是表示这个值至少为$1$,而且它们在乘法和除法中特别有用,因为比起带分数它们更容易处理。在对带分数做乘法或除法时,先转化为假分数至关重要:直接用$2$又$1/2$乘以$1$又$1/3$很容易出错,而转化为$5/2$乘以$4/3 = 20/6 = 10/3 = 3$又$1/3$则可靠得多。