กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 29 นาที

ส่วนที่เพิ่มเข้าไป

การบวก ซึ่งโดยปกติจะใช้เครื่องหมายบวก+ แทน เป็นหนึ่งในสี่การดำเนินการ พื้นฐาน ของเลขคณิตอีกสามอย่างคือการลบการคูณและการหาร การบวก จำนวนเต็มสอง จำนวน...

ส่วนที่เพิ่มเข้าไป

บทความนี้ดีมาก คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม

แผนภาพ: แถวหนึ่งมีแอปเปิ้ล 3 ลูก และอีกแถวหนึ่งมีแอปเปิ้ล 2 ลูก เมื่อรวมกันแล้วจะมีแอปเปิ้ลทั้งหมด 5 ลูก
3 + 2 = 5 กับแอปเปิ้ลซึ่งเป็นตัวเลือกยอดนิยมในตำราเรียน[ 1 ]

การบวก ซึ่งโดยปกติจะใช้เครื่องหมายบวก+ แทน เป็นหนึ่งในสี่การดำเนินการ พื้นฐาน ของเลขคณิตอีกสามอย่างคือการลบการคูณและการหาร การบวก จำนวนเต็มสอง จำนวน จะได้ผลลัพธ์เป็นผลรวมของค่าเหล่านั้น ตัวอย่างเช่น ภาพด้านข้างแสดงแอปเปิลสองแถว แถวหนึ่งมีแอปเปิลสามลูก และอีกแถวมีแอปเปิลสองลูก รวมเป็นแอปเปิลห้าลูก การสังเกตนี้สามารถแสดงได้ว่า"3 + 2 = 5"ซึ่งอ่านว่า "สามบวกสองเท่ากับห้า"

นอกจากการนับจำนวนแล้ว การบวกยังสามารถกำหนดและดำเนินการได้โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงวัตถุที่เป็นรูปธรรมโดยใช้สิ่งที่เป็นนามธรรมที่เรียกว่าตัวเลขแทน เช่นจำนวนเต็มจำนวนจริงและจำนวนเชิงซ้อนการบวกเป็นส่วนหนึ่งของเลขคณิต ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ในพีชคณิต ซึ่ง เป็นอีกสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ การบวกยังสามารถกระทำกับวัตถุที่เป็นนามธรรม เช่นเวกเตอร์เมทริกซ์และสมาชิกของกลุ่มการบวกได้ อีกด้วย

การบวกมีคุณสมบัติสำคัญหลายประการ ประการแรกคือการบวกเป็นสมบัติการสลับที่ หมายความว่าลำดับของตัวเลขที่นำมาบวกกันไม่สำคัญ ดังนั้น 3 + 2 = 2 + 3 ประการที่สองคือ การ บวก เป็นสมบัติการจัดกลุ่มหมายความว่าเมื่อบวกตัวเลขมากกว่าสองตัว ลำดับในการบวกไม่สำคัญ การบวก1 ซ้ำๆ ก็เหมือนกับการนับ (ดูฟังก์ชันตัวสืบทอด ) การบวก0ไม่ทำให้ตัวเลขเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ การบวกยังปฏิบัติตามกฎเกณฑ์เกี่ยวกับการดำเนินการที่เกี่ยวข้อง เช่น การลบและการคูณด้วย

การบวกเป็นหนึ่งในงานทางคณิตศาสตร์ที่ง่ายที่สุด การบวกตัวเลขเล็กๆ นั้นเด็กเล็กๆ ก็สามารถทำได้ งานพื้นฐานที่สุดอย่าง1 + 1นั้น เด็กทารกอายุเพียงห้าเดือนก็สามารถทำได้ และแม้แต่สัตว์บางชนิดก็สามารถทำได้เช่นกัน ในระดับประถมศึกษานักเรียนจะได้รับการสอนให้บวกตัวเลขใน ระบบ ทศนิยม โดยเริ่มจากตัวเลขหลักเดียวและค่อยๆ เรียนรู้ปัญหาที่ยากขึ้นเรื่อยๆ เครื่องมือช่วยคำนวณมีตั้งแต่ ลูกคิดโบราณ ไปจนถึง คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ซึ่งการวิจัยเกี่ยวกับการนำวิธีการบวกมาใช้ให้มีประสิทธิภาพที่สุดยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้

สัญลักษณ์และศัพท์เฉพาะ

+
เครื่องหมายบวก

การบวกจะเขียนโดยใช้เครื่องหมายบวก "+" ระหว่างพจน์และผลลัพธ์จะแสดงด้วยเครื่องหมายเท่ากับ ตัวอย่างเช่นอ่านว่า "หนึ่งบวกสองเท่ากับสาม" [ 2 ]อย่างไรก็ตาม มีบางสถานการณ์ที่เข้าใจการบวกได้ แม้ว่าจะไม่มีสัญลักษณ์ปรากฏอยู่ก็ตาม เช่น จำนวนเต็มที่ตามด้วยเศษส่วน ทันที แสดงถึงผลรวมของทั้งสอง ซึ่งเรียกว่าจำนวนคละตัวอย่างเช่น[ 3 ]สัญกรณ์นี้อาจทำให้เกิดความสับสนได้ เนื่องจากในบริบทอื่นๆ ส่วนใหญ่การวางติดกันหมาย ถึง การคูณแทน[ 4 ]

2 (บวก) + 5 (บวก) = 7 (ผลรวม)
เงื่อนไขของตัวเลขที่นำมาบวกกันในการดำเนินการบวก

ตัวเลขหรือวัตถุที่จะบวกกันในการบวกโดยทั่วไปจะเรียกว่าเทอม [ 5 ]ตัวบวกหรือ ตัว ถูกบวก[ 2 ]คำศัพท์นี้จะใช้กับการบวกของหลายเทอมด้วย ซึ่งแตกต่างจากตัวประกอบซึ่งเป็นการคูณกันนักเขียนบางคนเรียกตัวบวกตัวแรกว่าตัวตั้งบวก[ 6 ]อันที่จริง ในช่วงยุคฟื้นฟูศิลปวิทยานักเขียนหลายคนไม่ได้พิจารณาตัวบวกตัวแรกว่าเป็น "ตัวบวก" เลย ปัจจุบัน เนื่องจากคุณสมบัติการสลับที่ของการบวก คำว่า "ตัวตั้งบวก" จึงไม่ค่อยได้ใช้ และโดยทั่วไปแล้วทั้งสองคำนี้เรียกว่าตัวบวก[ 7 ]

คำศัพท์ทั้งหมดข้างต้นมาจากภาษาละติน “ Addition ” และ “ add ” เป็น คำ ภาษาอังกฤษที่มาจากคำกริยาภาษา ละติน addereซึ่งเป็นคำประสมของ ad ถึง” และdare “ให้” มาจากรากศัพท์ Proto-Indo-European * deh₃- “ให้” ดังนั้นaddจึงหมายถึงการให้[ 7 ]การใช้ คำต่อ ท้ายgerundive -ndทำให้ได้ “addend” ซึ่งหมายถึง “สิ่งที่ต้องเพิ่ม” [ a ] ในทำนอง เดียวกัน จากaugere “เพิ่ม” จะได้ “augend” ซึ่งหมายถึง “สิ่งที่ต้องเพิ่ม” [ 8 ]

ภาพประกอบที่วาดใหม่จากThe Art of Nombryngซึ่งเป็นหนึ่งในตำราคณิตศาสตร์ภาษาอังกฤษเล่มแรกๆ ในศตวรรษที่ 15 [ 9 ]

คำว่า "ผลรวม" และ "ผลรวม" มาจากคำนาม ภาษาละติน summa ซึ่งหมายถึง "สูงสุด" หรือ "ด้านบน" ซึ่งใช้ในวลีภาษาละตินยุคกลางsumma linea ("บรรทัดบนสุด") หมายถึงผลรวมของคอลัมน์ของปริมาณตัวเลข ตาม ธรรมเนียมของ ชาวกรีกและโรมัน โบราณ ที่ใส่ผลรวมไว้ด้านบนสุดของคอลัมน์[ 10 ] คำว่า Addereและsummareมีมาอย่างน้อยตั้งแต่สมัยโบเอทิอุสหรืออาจจะตั้งแต่สมัยนักเขียนชาวโรมันยุคก่อนหน้า เช่นวิตรูวิอุสและฟรอนทินัสโบเอทิอุสยังใช้คำอื่นๆ อีกหลายคำสำหรับการดำเนินการบวก ต่อมา คำ ภาษาอังกฤษยุค กลาง "adden" และ "adding" ได้รับความนิยมจากชอเซอร์[ 11 ]

คำจำกัดความและการตีความ

การบวกเป็นหนึ่งในสี่การดำเนินการพื้นฐานของเลขคณิต โดยอีกสามอย่างคือการลบ การคูณ และการหาร การดำเนินการนี้ทำงานโดยการบวกสองพจน์ขึ้นไป[ 12 ]จำนวนการดำเนินการบวกใดๆ เรียกว่าผลรวม[ 13 ]ผลรวมอนันต์เป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อนที่เรียกว่าอนุกรม [ 14 ]และสามารถแสดงได้ผ่านสัญกรณ์ซิกมาตัวใหญ่ซึ่งแสดงถึงการทำซ้ำ ของการดำเนินการบวกโดย อิงตามดัชนีที่กำหนด อย่างกระชับ [ 15 ]ตัวอย่างเช่น

การบวกถูกนำมาใช้เพื่อจำลองกระบวนการทางกายภาพหลายอย่าง แม้แต่ในกรณีง่ายๆ อย่างการบวกจำนวนธรรมชาติก็ยังมีการตีความได้หลายแบบ และมีรูปแบบการแสดงผลทางภาพอีกมากมาย

การรวมชุด

ชุดหนึ่งมีสามรูปทรง ในขณะที่อีกชุดหนึ่งมีสองรูปทรง รวมแล้วมีห้ารูปทรง ซึ่งเป็นผลมาจากการนำวัตถุจากทั้งสองชุดมาบวกกัน

การตีความการบวกขั้นพื้นฐานที่สุดอาจอยู่ที่การรวมเซตนั่นคือ: [ 2 ]

เมื่อรวมกลุ่มข้อมูลที่ไม่ซ้ำกันสองกลุ่มขึ้นไปเข้าเป็นกลุ่มข้อมูลเดียว จำนวนวัตถุในกลุ่มข้อมูลเดียวนั้นจะเท่ากับผลรวมของจำนวนวัตถุในกลุ่มข้อมูลเดิมทั้งหมด

การตีความนี้ง่ายต่อการมองเห็นภาพ และมีความเสี่ยงต่อความกำกวมน้อยมาก นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในคณิตศาสตร์ขั้นสูง (สำหรับคำจำกัดความที่เข้มงวดซึ่งเป็นแรงบันดาลใจ โปรดดู§ จำนวนธรรมชาติด้านล่าง) อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าควรขยายการตีความนี้อย่างไรเพื่อรวมจำนวนเศษส่วนหรือจำนวนลบ[ 16 ]

ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือการพิจารณาชุดของวัตถุที่สามารถแบ่งได้ง่าย เช่น พาย หรือที่ดียิ่งกว่านั้นคือแท่งที่แบ่งเป็นส่วนๆ แทนที่จะรวมชุดของส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน แท่งสามารถต่อกันแบบปลายต่อปลาย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวคิดการบวกอีกแบบหนึ่ง นั่นคือการบวกไม่ใช่แท่ง แต่เป็นการบวกความยาวของแท่ง[ 17 ]

ขยายความยาว

ภาพแสดงการบวกบนเส้นจำนวนการ "กระโดด" ที่มีความยาวเท่ากับ n ตามด้วยอีกการกระโดดที่มีความยาวเท่ากับ n นั้น เหมือนกับการกระโดดที่มีความยาวเท่ากับn
ภาพแสดงการบวกบนเส้นจำนวน ซึ่งแสดงเป็นการบวกหนึ่งจำนวนสี่ครั้ง การเลื่อนตำแหน่ง ด้วยค่าหนึ่งเท่ากับการเลื่อนตำแหน่งด้วยค่าหนึ่งจำนวนสี่ครั้ง

การตีความการบวกแบบที่สองมาจากการขยายความยาวเริ่มต้นด้วยความยาวที่กำหนด: [ 18 ]

เมื่อความยาวเดิมถูกต่อเติมออกไปในปริมาณที่กำหนด ความยาวสุดท้ายจะเป็นผลรวมของความยาวเดิมและความยาวที่ต่อเติม

ผลรวมสามารถตีความได้ว่าเป็นการดำเนินการแบบไบนารีที่รวมและ เข้า ด้วยกันในเชิงพีชคณิต หรือสามารถตีความได้ว่าเป็นการเพิ่มหน่วยเพิ่มเติมให้กับ ภายใต้การตีความแบบหลัง ส่วนต่าง ๆ ของผลรวมจะมีบทบาทที่ไม่สมมาตร และการดำเนินการจะถูกมองว่าเป็นการใช้ การดำเนินการ เอกภาคกับ[ 19 ]แทนที่จะเรียกทั้งและ ว่าตัวบวก การเรียก "ตัวบวก" ในกรณีนี้จะเหมาะสมกว่า เนื่องจาก มีบทบาทแบบพาสซีฟ[ 20 ]มุมมองเอกภาคยังมีประโยชน์เมื่อกล่าวถึงการลบเพราะการดำเนินการบวกเอกภาคแต่ละครั้งมีการดำเนินการลบเอกภาคผกผัน และในทางกลับกัน[ 21 ]

คุณสมบัติ

ความสามารถในการสลับที่

4 + 2 = 2 + 4 โดยใช้บล็อก

การบวกเป็นการสลับที่ได้หมายความว่าเราสามารถเปลี่ยนลำดับของพจน์ในการบวกได้ แต่ผลลัพธ์ยังคงเหมือนเดิม ในเชิงสัญลักษณ์ ถ้าและเป็นจำนวนใดๆ สองจำนวน แล้ว: [ 22 ] ข้อเท็จจริงที่ว่าการบวกเป็นการสลับที่ได้เรียกว่า "กฎการสลับที่ของการบวก" [ 23 ]หรือ "คุณสมบัติการสลับที่ของการบวก" [ 24 ]การดำเนินการทวิภาคอื่นๆ บางอย่างก็เป็นการสลับที่ได้เช่นกัน เช่นการคูณ [ 25 ] แต่ บางอย่างไม่ใช่ เช่นการลบและการหาร[ 26 ]

ความสัมพันธ์

2 + (1 + 3) = (2 + 1) + 3 โดยใช้แท่งแบ่งส่วน

การบวกมีคุณสมบัติการสลับที่ ซึ่งหมายความว่าเมื่อบวกเลขสามตัวขึ้นไปลำดับการดำเนินการจะไม่เปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ สำหรับเลขสามตัวใดๆ, , และ, จะเป็นจริงว่า: [ 27 ] ตัวอย่างเช่น.

เมื่อใช้การบวกร่วมกับการดำเนินการอื่นๆลำดับการดำเนินการจะมีความสำคัญ ในลำดับการดำเนินการมาตรฐาน การบวกมีลำดับความสำคัญต่ำกว่าการยกกำลัง ราก ที่nการคูณ และการหาร แต่มีลำดับความสำคัญเท่ากับการลบ[ 28 ]

องค์ประกอบเอกลักษณ์

5 + 0 = 5 โดยใช้ถุงจุด

การบวกศูนย์กับจำนวนใดๆ จะไม่ทำให้จำนวนนั้นเปลี่ยนแปลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ศูนย์คือองค์ประกอบเอกลักษณ์ของการบวก และยังเป็นที่รู้จักในชื่อเอกลักษณ์การบวกในสัญลักษณ์ สำหรับทุกๆจะมี: [ 27 ] กฎนี้ได้รับการระบุครั้งแรกในBrahmagupta 's Brahmasphutasiddhantaในปี ค.ศ. 628 แม้ว่าเขาจะเขียนเป็นกฎแยกกันสามข้อ ขึ้นอยู่กับว่าเป็นลบ บวก หรือศูนย์ และเขาใช้คำพูดแทนสัญลักษณ์พีชคณิต ต่อมานักคณิตศาสตร์ชาวอินเดีย คนอื่นๆ ได้ปรับปรุงแนวคิดนี้ให้ดียิ่งขึ้น ประมาณปี ค.ศ. 830 มหาวีระเขียนว่า "ศูนย์กลายเป็นสิ่งเดียวกับสิ่งที่ถูกบวกเข้าไป" ซึ่งสอดคล้องกับประโยคเอกภาคในศตวรรษที่ 12 ภัสการะเขียนว่า "ในการบวกหรือการลบเลขศูนย์ ปริมาณ ไม่ว่าจะเป็นบวกหรือลบ ก็ยังคงเหมือนเดิม" ซึ่งสอดคล้องกับประโยคเอกภาค[ 29 ]

ผู้สืบทอด

ในบริบทของจำนวนเต็ม การบวกหนึ่งยังมีบทบาทพิเศษอีกด้วย: สำหรับจำนวนเต็มใดๆจำนวนเต็ม 1 คือจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดที่มากกว่า 1 ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตัวสืบทอดของ1 ตัวอย่างเช่น 3 เป็นตัวสืบทอดของ 2 และ 7 เป็นตัวสืบทอดของ 6 เนื่องจากการสืบทอดนี้ ค่าของ 1 จึงสามารถมองได้ว่าเป็น ตัวสืบทอดลำดับที่ 1ของ 1 ทำให้การบวกเป็นการสืบทอดแบบวนซ้ำ ตัวอย่างเช่น6 + 2คือ 8 เพราะ 8 เป็นตัวสืบทอดของ 7 ซึ่งเป็นตัวสืบทอดของ 6 ทำให้ 8 เป็นตัวสืบทอดลำดับที่สองของ 6 [ 30 ]

หน่วย

ในการบวกปริมาณทางกายภาพที่มีหน่วย ในเชิงตัวเลข จะต้องแสดงด้วยหน่วยทั่วไป[ 31 ]ตัวอย่างเช่น การบวก 50 มิลลิลิตรกับ 150 มิลลิลิตรจะได้ 200 มิลลิลิตร อย่างไรก็ตาม หากวัดความยาว 5 ฟุตแล้วขยายออกไปอีก 2 นิ้ว ผลรวมจะเป็น 62 นิ้ว เนื่องจาก 60 นิ้วมีค่าเท่ากับ 5 ฟุต ในทางกลับกัน การพยายามบวก 3 เมตรกับ 4 ตารางเมตรมักจะไม่มีความหมาย เนื่องจากหน่วยเหล่านั้นไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้ การพิจารณาในลักษณะนี้เป็นพื้นฐานในการวิเคราะห์มิติ[ 32 ]

ทำการบวก

ความสามารถโดยกำเนิด

การศึกษาเกี่ยวกับการพัฒนาทางคณิตศาสตร์ที่เริ่มต้นในช่วงทศวรรษ 1980 ได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การปรับตัว : ทารกจะมองสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดนานกว่า[ 33 ]การทดลองที่สำคัญโดยKaren Wynnในปี 1992 ซึ่งเกี่ยวข้องกับ ตุ๊กตา Mickey Mouseที่ถูกควบคุมอยู่หลังฉาก แสดงให้เห็นว่าทารกอายุ 5 เดือนคาดหวังว่า1 + 1จะเท่ากับ 2 และพวกเขารู้สึกประหลาดใจเมื่อสถานการณ์ทางกายภาพดูเหมือนจะบ่งบอกว่า1 + 1จะเท่ากับ 1 หรือ 3 ผลการค้นพบนี้ได้รับการยืนยันจากห้องปฏิบัติการต่างๆ โดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน[ 34 ]การทดลองอีกครั้งในปี 1992 กับเด็กวัย หัดเดินที่โตขึ้น ระหว่าง 18 ถึง 35 เดือน ได้ใช้ประโยชน์จากการพัฒนาการควบคุมการเคลื่อนไหวของพวกเขาโดยอนุญาตให้พวกเขานำ ลูก ปิงปอง ออก จากกล่อง เด็กที่อายุน้อยที่สุดตอบสนองได้ดีสำหรับตัวเลขเล็กๆ ในขณะที่เด็กที่โตกว่าสามารถคำนวณผลรวมได้ถึง 5 [ 35 ]

แม้แต่สัตว์ที่ไม่ใช่มนุษย์บางชนิดก็แสดงความสามารถในการบวกได้ในระดับจำกัด โดยเฉพาะลิงในการทดลองในปี 1995 ที่เลียนแบบผลลัพธ์ของ Wynn ในปี 1992 (แต่ใช้มะเขือม่วงแทนตุ๊กตา) ลิงแรซัสและลิงทามารินหัว ขาว ก็ทำได้คล้ายกับทารกมนุษย์ ที่น่าทึ่งกว่านั้นคือ หลังจากได้รับการสอนความหมายของตัวเลขอาหรับ 0 ถึง 4 ลิงชิมแปนซี ตัวหนึ่ง ก็สามารถคำนวณผลรวมของตัวเลขสองตัวได้โดยไม่ต้องฝึกฝนเพิ่มเติม[ 36 ]เมื่อไม่นานมานี้ช้างเอเชียได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการคำนวณเลขคณิตขั้นพื้นฐาน[ 37 ]

การบวกโดยการนับ

โดยทั่วไป เด็กๆ จะเชี่ยวชาญการนับเป็น อันดับแรก เมื่อได้รับโจทย์ที่ต้องการให้รวมสิ่งของสองชิ้นและสามชิ้นเข้าด้วยกัน เด็กเล็กจะจำลองสถานการณ์ด้วยวัตถุจริง ซึ่งมักจะเป็นนิ้วมือหรือภาพวาด แล้วจึงนับผลรวม เมื่อพวกเขามีประสบการณ์มากขึ้น พวกเขาจะเรียนรู้หรือค้นพบกลยุทธ์ของการ "นับต่อ": เมื่อถูกขอให้หาผลรวมของสองบวกสาม เด็กๆ จะนับสามผ่านสอง โดยพูดว่า "สาม สี่ห้า " (โดยปกติจะนับนิ้ว) และได้ผลลัพธ์เป็นห้า กลยุทธ์นี้ดูเหมือนจะเป็นสากล เด็กๆ สามารถเรียนรู้ได้ง่ายจากเพื่อนหรือครู[ 38 ]ส่วนใหญ่ค้นพบด้วยตนเอง เมื่อมีประสบการณ์เพิ่มเติม เด็กๆ จะเรียนรู้การบวกได้เร็วขึ้นโดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการสลับที่ของการบวกโดยการนับขึ้นจากจำนวนที่มากกว่า ในกรณีนี้ เริ่มจากสามและนับ "สี่ห้า " ในที่สุด เด็กๆ จะเริ่มจดจำข้อเท็จจริงการบวกบางอย่าง (" ความสัมพันธ์ของตัวเลข ") ได้ ไม่ว่าจะผ่านประสบการณ์หรือการท่องจำ เมื่อข้อเท็จจริงบางอย่างถูกจดจำไว้ เด็กๆ จะเริ่มอนุมานข้อเท็จจริงที่ไม่รู้จักจากข้อเท็จจริงที่รู้จัก ตัวอย่างเช่น เด็กที่ถูกขอให้บวกหกกับเจ็ดอาจรู้ว่า6 + 6 = 12แล้วจึงใช้เหตุผลว่า6 + 7มากกว่าหนึ่ง หรือ 13 [ 39 ]ข้อเท็จจริงที่ได้มาเช่นนี้สามารถหาได้อย่างรวดเร็ว และในที่สุดนักเรียนระดับประถมศึกษาส่วนใหญ่จะอาศัยการผสมผสานระหว่างข้อเท็จจริงที่จำได้และข้อเท็จจริงที่ได้มาเพื่อบวกเลขได้อย่างคล่องแคล่ว[ 40 ]

ประเทศต่างๆ แนะนำจำนวนเต็มและเลขคณิตในวัยที่แตกต่างกัน โดยหลายประเทศสอนการบวกตั้งแต่ก่อนวัยเรียน [ 41 ] อย่างไรก็ตามทั่วโลกมีการสอนการบวกภายในสิ้นปีแรกของโรงเรียนประถมศึกษา[ 42 ]

การบวกเลขหลักเดียว

ความสามารถในการบวกเลขโดดคู่หนึ่ง (ตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 9) เป็นเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการบวกตัวเลขใดๆ ใน ระบบ เลขฐานสิบด้วยตัวเลือก 10 แบบสำหรับแต่ละหลักสองหลักที่จะบวกกัน ทำให้มี "ข้อเท็จจริงการบวก" เลขโดด 100 ข้อ ซึ่งสามารถนำเสนอในตารางการบวกได้[ 43 ]

ตารางการบวก
+ 0123456789
0 0123456789
1 12345678910
2 234567891011
3 3456789101112
4 45678910111213
5 567891011121314
6 6789101112131415
7 78910111213141516
8 891011121314151617
9 9101112131415161718

การเรียนรู้การคำนวณการบวกเลขหลักเดียวได้อย่างคล่องแคล่วและแม่นยำเป็นจุดสำคัญของการเรียนคณิตศาสตร์ในระดับต้น บางครั้งนักเรียนจะได้รับการสนับสนุนให้ท่องจำตารางการบวกทั้งหมด แต่กลยุทธ์ตามรูป แบบมักจะให้ความรู้มากกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับคนส่วนใหญ่[ 44 ]

  • คุณสมบัติการสลับที่ : ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การใช้รูปแบบดังกล่าวจะลดจำนวน "ข้อเท็จจริงการบวก" จาก 100 เหลือ 55 [ 45 ]
  • อีกหนึ่งหรือสอง : การเพิ่ม 1 หรือ 2 เป็นงานพื้นฐาน และสามารถทำได้โดย การนับหรือโดยสัญชาตญาณ[ 44 ]
  • ศูนย์ : เนื่องจากศูนย์เป็นเอกลักษณ์การบวก การบวกศูนย์จึงเป็นเรื่องง่าย อย่างไรก็ตาม ในการสอนเลขคณิต นักเรียนบางคนได้รับการแนะนำให้รู้จักการบวกในฐานะกระบวนการที่ทำให้ตัวเลขที่นำมาบวกเพิ่มขึ้นเสมอโจทย์ปัญหาอาจช่วยให้เข้าใจ "ข้อยกเว้น" ของศูนย์ได้[ 44 ]
  • การคูณสอง : การบวกจำนวนหนึ่งเข้ากับตัวเองเกี่ยวข้องกับการนับทีละสองและการ คูณ ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ การคูณสองเป็นพื้นฐานสำหรับข้อเท็จจริงที่เกี่ยวข้องหลายอย่าง และนักเรียนพบว่าเข้าใจได้ค่อนข้างง่าย[ 44 ]
  • ผล บวกใกล้เคียงสองเท่า : ผลบวกเช่น 6 + 7 = 13 สามารถหาได้อย่างรวดเร็วจากข้อเท็จจริงเรื่องผลบวกสองเท่า6 + 6 = 12โดยการบวกเพิ่มอีกหนึ่ง หรือจาก7 + 7 = 14แต่ลบออกหนึ่ง[ 44 ]
  • ห้าและสิบ : ผลรวมในรูปแบบ 5 + xและ 10 + xมักจะจำได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และสามารถใช้สำหรับการพิสูจน์ข้อเท็จจริงอื่นๆ ได้ ตัวอย่างเช่น6 + 7 = 13สามารถพิสูจน์ได้จาก5 + 7 = 12โดยการบวกเพิ่มอีกหนึ่ง[ 44 ]
  • การสร้างสิบ : กลยุทธ์ขั้นสูงใช้ 10 เป็นตัวกลางสำหรับผลรวมที่เกี่ยวข้องกับ 8 หรือ 9 ตัวอย่างเช่น8 + 6 = 8 + 2 + 4 = 10 + 4 = 14 [ 44 ]

เมื่อนักเรียนโตขึ้น พวกเขาจะจดจำข้อเท็จจริงได้มากขึ้น และเรียนรู้ที่จะหาข้อเท็จจริงอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็วและคล่องแคล่ว นักเรียนหลายคนไม่สามารถจดจำข้อเท็จจริงทั้งหมดได้ แต่ก็ยังสามารถหาข้อเท็จจริงพื้นฐานใดๆ ได้อย่างรวดเร็ว[ 40 ]

พก

59 + 27 คำนวณโดยใช้วิธีการบวกแบบทด 5 + ​​2 = 7 และ 9 + 7 คือ 16 ตัวเลขส่วนเกินในหลักหน่วยจะถูกทดไปยังหลักสิบ (7 + 1 = 8) ทำให้ได้ผลลัพธ์สุดท้ายคือ 59 + 27 = 86
การบวกที่มีการถือ

อัลกอริทึมมาตรฐานสำหรับการบวกเลขหลายหลักคือการจัดเรียงตัวเลขที่นำมาบวกกันในแนวตั้งและบวกตามหลักโดยใช้ตารางการบวกข้างต้น โดยเริ่มจากหลักหน่วยทางด้านขวา หากผลลัพธ์ของหลักใดหลักหนึ่งเกินเก้า ตัวเลขส่วนเกินจะถูก " ทด " ไปยังหลักถัดไป ตัวอย่างเช่น ในภาพต่อไปนี้ หลักหน่วยในการบวก59 + 27คือ 9 + 7 = 16 และเลข 1 คือตัวทด[ 46 ]กลยุทธ์ทางเลือกอีกวิธีหนึ่งคือการเริ่มบวกจากหลักที่มีค่ามากที่สุดทางด้านซ้าย วิธีนี้ทำให้การทดยุ่งยากขึ้นเล็กน้อย แต่เร็วกว่าในการประมาณผลรวมคร่าวๆ[ b ]

เศษส่วนทศนิยม

เศษส่วนทศนิยมสามารถบวกได้โดยการดัดแปลงกระบวนการข้างต้นอย่างง่ายๆ โดยวางเศษส่วนทศนิยมสองตัวไว้เหนือกัน โดยให้จุดทศนิยมอยู่ที่ตำแหน่งเดียวกัน หากจำเป็น สามารถเพิ่มเลขศูนย์ต่อท้ายให้กับทศนิยมที่สั้นกว่าเพื่อให้มีความยาวเท่ากับทศนิยมที่ยาวกว่า สุดท้าย ให้ดำเนินการบวกแบบเดียวกันกับข้างต้น ยกเว้นว่าจุดทศนิยมจะถูกวางไว้ในคำตอบ ในตำแหน่งเดียวกับที่วางไว้ในการบวก[ 48 ]ตัวอย่างเช่น 45.1 + 4.34 สามารถแก้ได้ดังนี้:

 4 5 . 1 0 + 0 4 . 3 4 ———————————— 4 9 . 4 4 

สัญกรณ์วิทยาศาสตร์

ในการเขียนตัวเลขแบบสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ตัวเลขจะเขียนในรูปแบบโดยที่คือตัวเลขสำคัญและคือส่วนของเลขชี้กำลัง ในการบวกตัวเลขในสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ ตัวเลขเหล่านั้นจะต้องแสดงด้วยเลขชี้กำลังเดียวกัน เพื่อให้สามารถบวกตัวเลขสำคัญทั้งสองเข้าด้วยกันได้ง่ายๆ[ 49 ]

ตัวอย่างเช่น:

ไม่ใช่เลขฐานสิบ

ในตัวอย่างนี้ ตัวเลขสองตัวถูกบวกเข้าด้วยกัน: 01101 2 (13 10 ) และ 10111 2 (23 10 ) แถวบนสุดแสดงบิตตัวทดที่ใช้ เริ่มจากคอลัมน์ขวาสุด1 + 1 = 10 2เลข 1 ถูกทดไปทางซ้าย และเลข 0 ถูกเขียนไว้ที่ด้านล่างของคอลัมน์ขวาสุด คอลัมน์ที่สองจากขวาถูกบวก: 1 + 0 + 1 = 10 2อีกครั้ง เลข 1 ถูกทด และเลข 0 ถูกเขียนไว้ด้านล่าง คอลัมน์ที่สาม: 1 + 1 + 1 = 11 2คราวนี้ เลข 1 ถูกทด และเลข 1 ถูกเขียนไว้ในแถวล่างสุด ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนได้คำตอบสุดท้าย 100100 2 (36 10 )

การบวกในฐานอื่น ๆ คล้ายกับการบวกเลขฐานสิบมาก ตัวอย่างเช่น เราสามารถพิจารณาการบวกเลขฐานสองได้[ 50 ]การบวกเลขฐานสองหลักเดียวสองจำนวนนั้นค่อนข้างง่าย โดยใช้รูปแบบของการทด: การบวกเลข "1" สองหลักจะให้ผลลัพธ์เป็นเลข "0" ในขณะที่ต้องบวก 1 เข้ากับหลักถัดไป ซึ่งคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นในเลขฐานสิบเมื่อบวกเลขหลักเดียวบางจำนวนเข้าด้วยกัน หากผลลัพธ์เท่ากับหรือมากกว่าค่าของฐาน (10) หลักทางซ้ายจะเพิ่มขึ้น:

สิ่งนี้เรียกว่าการทด [ 51 ] เมื่อผลลัพธ์ของการบวกเกินค่าของตัวเลขหลักใดหลักหนึ่ง ขั้นตอนคือการ "ทด" จำนวนส่วนเกินที่หารด้วยฐาน (นั่นคือ 10/10) ไปทางซ้าย แล้วบวกเข้ากับค่าตำแหน่งถัดไป ซึ่งถูกต้องเนื่องจากตำแหน่งถัดไปมีน้ำหนักที่สูงกว่าด้วยปัจจัยที่เท่ากับฐาน การทดทำงานในลักษณะเดียวกันในระบบเลขฐานสอง

คอมพิวเตอร์

การบวกโดยใช้ออปแอมป์ ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่วงจรขยายสัญญาณรวม (Summing amplifier )

คอมพิวเตอร์อนาล็อกทำงานโดยตรงกับปริมาณทางกายภาพ ดังนั้นกลไกการบวกจึงขึ้นอยู่กับรูปแบบของตัวบวก ตัวบวกเชิงกลอาจแทนตัวบวกสองตัวด้วยตำแหน่งของบล็อกเลื่อน ซึ่งในกรณีนี้สามารถบวกกันได้ด้วยคันโยกเฉลี่ย หากตัวบวกเป็นความเร็วในการหมุนของเพลา สองตัว ก็สามารถบวกกันได้ด้วยตัวต่างระดับ ตัวบวกไฮด รอลิกสามารถบวกความดันในสองห้องโดยใช้กฎข้อที่สองของนิวตันเพื่อปรับสมดุลแรงบนชุดลูกสูบสถานการณ์ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับคอมพิวเตอร์อนาล็อกอเนกประสงค์คือการบวกแรงดันไฟฟ้า สองค่า (อ้างอิงกับกราวด์ ) ซึ่งสามารถทำได้คร่าวๆ ด้วยเครือข่ายตัวต้านทานแต่การออกแบบที่ดีกว่าจะใช้ แอมพลิฟายเออ ร์ปฏิบัติการ[ 52 ]

การบวกยังเป็นพื้นฐานในการทำงานของคอมพิวเตอร์ดิจิทัลโดยที่ประสิทธิภาพของการบวก โดยเฉพาะ กลไก การทดเป็นข้อจำกัดที่สำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวม[ 53 ]

ส่วนหนึ่งของเครื่องคำนวณผลต่าง ของชาร์ลส์ แบ็บเบจ ซึ่งรวมถึงกลไกการบวกและการทด

ลูกคิดหรือที่เรียกว่ากรอบนับ เป็นเครื่องมือคำนวณที่ใช้กันมาหลายศตวรรษก่อนการนำระบบตัวเลขสมัยใหม่มาใช้ และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายโดยพ่อค้า นักธุรกิจ และเสมียนในเอเชีย แอฟริกาและที่อื่นๆ โดยมีอายุย้อนไปอย่างน้อย 2700–2300 ปีก่อนคริสตกาล ซึ่งใช้ในสุเมเรียน[ 54 ]

แบลส์ ปาสคาลประดิษฐ์เครื่องคิดเลขเชิงกลขึ้นในปี ค.ศ. 1642 [ 55 ] ซึ่งเป็น เครื่องบวกเลขเครื่องแรกที่ใช้งานได้จริงเครื่องคิดเลขของปาสคาลมีข้อจำกัดอยู่ที่กลไกการทดเลขที่ใช้แรงโน้มถ่วงช่วย ซึ่งทำให้ล้อหมุนได้เพียงทิศทางเดียวเพื่อใช้ในการบวก ส่วนการลบนั้น ผู้ใช้งานต้องใช้ส่วนเติมเต็มของเครื่องคิดเลขของปาสคาลซึ่งต้องใช้จำนวนขั้นตอนเท่ากับการบวก[ 56 ]ก็อตฟรีด ไลบ์นิซสร้าง เครื่องคิดเลขเชิงกลอีกเครื่องหนึ่งที่ เรียกว่า stepped reckonerซึ่งสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1694 และโจวันนี โปเลนีได้ปรับปรุงการออกแบบในปี ค.ศ. 1709 ด้วยนาฬิกาคำนวณที่ทำจากไม้ซึ่งสามารถทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้ทั้งสี่แบบ ความพยายามในช่วงแรกเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ แต่เป็นแรงบันดาลใจให้กับเครื่องคิดเลขเชิงกลในศตวรรษที่ 19 [ 57 ]

วงจรลอจิก " ฟูลแอดเดอร์ " เป็นวงจรที่บวกเลขฐานสอง สองหลักAและBพร้อมกับตัวทดCin ซึ่งให้ผลลัพธ์เป็นบิตผลรวมSและเอาต์พุตตัวทด Cout

ตัวบวกจะทำการบวกจำนวนเต็มในคอมพิวเตอร์ดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์ โดยปกติจะใช้เลขคณิตไบนารีสถาปัตยกรรมที่ง่ายที่สุดคือตัวบวกแบบริปเปิลแครี่ ซึ่งเป็นไปตามอัลกอริธึมหลายหลักมาตรฐาน การปรับปรุงเล็กน้อยอย่างหนึ่งคือ การออกแบบ แบบข้ามแครี่ซึ่งเป็นไปตามสัญชาตญาณของมนุษย์อีกครั้ง กล่าวคือ ไม่จำเป็นต้องทำการทดทั้งหมดในการคำนวณ999 + 1แต่จะข้ามกลุ่มของเลข 9 และข้ามไปยังคำตอบ[ 58 ]

ในทางปฏิบัติ การบวกเชิงคำนวณอาจทำได้โดยใช้ การดำเนินการทางตรรกะแบบบิตไวส์ XORและANDร่วมกับการดำเนินการเลื่อนบิต ทั้งเกต XOR และ AND นั้นง่ายต่อการสร้างในตรรกะดิจิทัล ทำให้สามารถสร้าง วงจร บวกเต็มรูปแบบได้ซึ่งสามารถนำไปรวมเข้ากับการดำเนินการทางตรรกะที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ ในคอมพิวเตอร์ดิจิทัลสมัยใหม่ การบวกจำนวนเต็มมักจะเป็นคำสั่งทางคณิตศาสตร์ที่เร็วที่สุด แต่ก็มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพมากที่สุด เนื่องจากเป็นพื้นฐานของการดำเนินการจุดลอยตัว ทั้งหมด รวมถึงงานพื้นฐานต่างๆ เช่น การสร้าง แอดเดรสระหว่าง การเข้าถึง หน่วยความจำและการดึงคำสั่งระหว่างการแตกสาขาเพื่อเพิ่มความเร็ว การออกแบบสมัยใหม่จึงคำนวณตัวเลขแบบขนานแผนการเหล่านี้มีชื่อเรียกต่างๆ เช่น carry select, carry lookaheadและLing pseudocarry การใช้งานหลายอย่างเป็นการผสมผสานของการออกแบบสามแบบหลังนี้[ 59 ]

คอมพิวเตอร์แบบทศนิยมบางเครื่องในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ใช้ตารางบวกแทนตัวบวก เช่น RCA 301 [ 60 ] IBM 1620 [ 61 ]

การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ดำเนินการบนคอมพิวเตอร์อาจเบี่ยงเบนจากอุดมคติทางคณิตศาสตร์ได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น หากผลลัพธ์ของการบวกมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่คอมพิวเตอร์จะจัดเก็บได้ จะเกิด การล้นทางคณิตศาสตร์ส่งผลให้เกิดข้อความแสดงข้อผิดพลาดและ/หรือคำตอบที่ไม่ถูกต้อง การล้นทางคณิตศาสตร์ที่ไม่คาดคิดเป็นสาเหตุที่พบบ่อยของข้อผิดพลาดในโปรแกรมข้อบกพร่องที่เกิดจากการล้นดังกล่าวอาจยากต่อการค้นพบและวินิจฉัย เนื่องจากอาจปรากฏให้เห็นเฉพาะกับชุดข้อมูลอินพุตขนาดใหญ่มาก ซึ่งมีโอกาสน้อยที่จะถูกนำมาใช้ในการทดสอบการตรวจสอบ[ 62 ] ปัญหา ปี2000เป็นชุดของข้อบกพร่องที่เกิดข้อผิดพลาดจากการล้นเนื่องจากการใช้รูปแบบ 2 หลักเป็นเวลาหลายปี[ 63 ]

คอมพิวเตอร์มีวิธีการแสดงตัวเลขอีกวิธีหนึ่ง เรียกว่าเลขคณิตจุดลอยตัวซึ่งคล้ายกับสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ที่อธิบายไว้ข้างต้น และช่วยลดปัญหาการล้นค่า ตัวเลขจุดลอยตัวแต่ละตัวมีสองส่วน คือ เลขชี้กำลังและแมนทิสซา ในการบวกตัวเลขจุดลอยตัวสองตัว เลขชี้กำลังต้องตรงกัน ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงการเลื่อนแมนทิสซาของตัวเลขที่เล็กกว่า หากความแตกต่างระหว่างตัวเลขที่ใหญ่กว่าและเล็กกว่ามากเกินไป อาจทำให้ความแม่นยำลดลง หากต้องการบวกตัวเลขที่เล็กกว่าจำนวนมากเข้ากับตัวเลขที่ใหญ่กว่า ควรบวกตัวเลขที่เล็กกว่าเข้าด้วยกันก่อน แล้วจึงบวกผลรวมเข้ากับตัวเลขที่ใหญ่กว่า แทนที่จะบวกตัวเลขที่เล็กกว่าเข้ากับตัวเลขที่ใหญ่กว่าทีละตัว วิธีนี้ทำให้การบวกเลขจุดลอยตัวไม่เป็นไปตามกฎการสลับที่โดยทั่วไป[ 64 ]

การบวกเลข

เพื่อพิสูจน์คุณสมบัติปกติของการบวก เราต้องกำหนดการบวกสำหรับบริบทที่เกี่ยวข้องก่อน การบวกถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกบนจำนวนธรรมชาติในทฤษฎีเซตการบวกจะถูกขยายไปยังเซตที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งรวมถึงจำนวนธรรมชาติ ได้แก่จำนวนเต็มจำนวนตรรกยะและจำนวนจริง[ 65 ]ในการศึกษาคณิตศาสตร์ [ c ] เศษส่วนบวกจะถูกบวกก่อนที่จะ พิจารณาจำนวนลบด้วยซ้ำ นี่เป็นเส้นทางทางประวัติศาสตร์เช่นกัน[ 67 ]

จำนวนธรรมชาติ

มีสองวิธีที่นิยมใช้ในการกำหนดผลรวมของจำนวนธรรมชาติสองจำนวนคือ และถ้าหากเรากำหนดให้จำนวนธรรมชาติเป็นจำนวนสมาชิกของเซตจำกัด (จำนวนสมาชิกของเซตคือจำนวนองค์ประกอบในเซต) แล้ว การกำหนดผลรวมของจำนวนธรรมชาติทั้งสองจำนวนดังต่อไปนี้จึงเหมาะสม: [ 68 ]

ให้เป็นจำนวนสมาชิกของเซตพิจารณาเซตที่ไม่ซ้ำกันสองเซตและโดยที่และแล้วถูกกำหนดให้เป็น โดยที่หมายถึงการ รวมกันของและ

คำจำกัดความยอดนิยมอีกประการหนึ่งคือแบบเรียกซ้ำ: [ 69 ]

ให้เป็นตัวสืบทอดของนั่นคือจำนวนที่ตามมาในจำนวนธรรมชาติ ดังนั้น. กำหนดให้. กำหนดผลรวมทั่วไปแบบเวียนเกิดโดย. ดังนั้น.

อีกครั้งหนึ่ง มีความแตกต่างเล็กน้อยในคำจำกัดความนี้ในเอกสารทางวิชาการ หากนำคำจำกัดความข้างต้นมาใช้ตามตัวอักษร จะเป็นการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทการเรียกซ้ำบน เซต ที่มีลำดับบางส่วน[ 70 ]ในทางกลับกัน บางแหล่งข้อมูลนิยมใช้ทฤษฎีบทการเรียกซ้ำแบบจำกัดที่ใช้ได้เฉพาะกับเซตของจำนวนธรรมชาติเท่านั้น จากนั้นจึงพิจารณาว่า เป็น "คงที่" ชั่วคราว ใช้การเรียกซ้ำกับเพื่อกำหนดฟังก์ชัน " " และนำการดำเนินการเอกภาคเหล่านี้ทั้งหมดมารวมกันเพื่อสร้างการดำเนินการทวิภาคที่สมบูรณ์[ 71 ]

การกำหนดสูตรการบวกแบบเรียกซ้ำนี้ได้รับการพัฒนาโดย Dedekind ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2397 และเขาจะขยายเพิ่มเติมในทศวรรษต่อมา เขาพิสูจน์คุณสมบัติการเชื่อมโยงและการสลับที่ รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ ผ่าน การเหนี่ยว นำทางคณิตศาสตร์[ 72 ]

จำนวนเต็ม

แนวคิดที่ง่ายที่สุดของจำนวนเต็มคือประกอบด้วยค่าสัมบูรณ์ (ซึ่งเป็นจำนวนธรรมชาติ) และเครื่องหมาย (โดยทั่วไปจะเป็นบวกหรือลบ ) จำนวนเต็มศูนย์เป็นกรณีพิเศษที่สาม ซึ่งไม่เป็นทั้งบวกหรือลบ นิยามที่สอดคล้องกันของการบวกจะต้องดำเนินการตามกรณีต่างๆ: [ 73 ]

สำหรับจำนวนเต็มให้เป็นค่าสัมบูรณ์ของจำนวนนั้น ให้และเป็นจำนวนเต็ม ถ้าหรือเป็นศูนย์ ให้ถือว่าเป็นเอกลักษณ์ ถ้าและเป็นบวกทั้งคู่ ให้กำหนดถ้าและเป็นลบทั้งคู่ ให้กำหนดถ้าและมีเครื่องหมายต่างกัน ให้กำหนดเป็นผลต่างระหว่างและโดยใช้เครื่องหมายของพจน์ที่มีค่าสัมบูรณ์มากกว่า

ตัวอย่างเช่น−6 + 4 = −2เนื่องจาก −6 และ 4 มีเครื่องหมายต่างกัน จึงนำค่าสัมบูรณ์ของทั้งสองมาลบกัน และเนื่องจากค่าสัมบูรณ์ของพจน์ที่เป็นลบมีค่ามากกว่า ผลลัพธ์จึงเป็นลบ

แม้ว่าคำจำกัดความนี้จะมีประโยชน์สำหรับปัญหาเฉพาะเจาะจง แต่จำนวนกรณีที่ต้องพิจารณาทำให้การพิสูจน์ซับซ้อนโดยไม่จำเป็น ดังนั้นวิธีการต่อไปนี้จึงมักใช้ในการกำหนดจำนวนเต็ม โดยอิงจากข้อสังเกตที่ว่าจำนวนเต็มทุกจำนวนเป็นผลต่างของจำนวนเต็มธรรมชาติสองจำนวน และผลต่างสองจำนวนดังกล่าว คือและจะเท่ากันก็ต่อเมื่อดังนั้น เราสามารถกำหนดจำนวนเต็มอย่างเป็นทางการเป็นชั้นสมมูลของคู่ลำดับของจำนวนธรรมชาติภายใต้ความสัมพันธ์สมมูลก็ต่อเมื่อ[ 74 ] ชั้นสมมูลของประกอบด้วย ถ้าหรือถ้าเป็นอย่างอื่น เมื่อกำหนดให้เป็นจำนวนธรรมชาติแล้ว เราสามารถกำหนดชั้นสมมูลของและ ด้วยชั้นสมมูลของซึ่งทำให้สามารถระบุจำนวนธรรมชาติด้วยชั้นสมมูลได้

การบวกคู่ลำดับจะทำทีละส่วนประกอบ: [ 75 ] การคำนวณโดยตรงแสดงให้เห็นว่าชั้นสมมูลของผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับชั้นสมมูลของตัวบวกเท่านั้น และด้วยเหตุนี้จึงกำหนดการบวกของชั้นสมมูล นั่นคือจำนวนเต็ม[ 76 ]การคำนวณโดยตรงอีกวิธีหนึ่งแสดงให้เห็นว่าการบวกนี้เหมือนกับคำจำกัดความกรณีข้างต้น

จำนวนตรรกยะ (เศษส่วน)

การบวกจำนวนตรรกยะเกี่ยวข้องกับเศษส่วนการคำนวณสามารถทำได้โดยใช้ตัวหารร่วมที่น้อยที่สุดแต่คำจำกัดความที่ง่ายกว่าในเชิงแนวคิดเกี่ยวข้องกับการบวกและการคูณจำนวนเต็มเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ผลรวม[ 77 ]

การบวกเศษส่วนจะง่ายกว่ามากเมื่อตัวส่วนเท่ากัน ในกรณีนี้ เราสามารถบวกตัวเศษโดยที่ตัวส่วนยังคงเท่าเดิม ได้ ดังนั้น[ 77 ]

คุณสมบัติการสลับที่และการจัดกลุ่มของการบวกจำนวนตรรกยะเป็นผลที่ได้ง่ายจากกฎของเลขคณิตจำนวนเต็ม[ 78 ]

ตัวเลขจริง

การสร้างเซตของจำนวนจริงที่พบได้ทั่วไปคือการเติมเต็มเซตของจำนวนตรรกยะแบบเดเดคินด์ จำนวนจริงถูกกำหนดให้เป็นการตัดแบบเดเดคินด์ของจำนวนตรรกยะ: เซตของจำนวนตรรกยะที่ไม่ว่างเปล่าซึ่งปิดลงด้านล่างและไม่มีสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดผลรวมของจำนวนจริงaและbถูกกำหนดโดยสมาชิกแต่ละตัว: [ 79 ] คำจำกัดความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในรูปแบบที่แก้ไขเล็กน้อยโดยริชาร์ด เดเดคินด์ในปี พ.ศ. 2415 [ 80 ] การสลับที่และการจัดกลุ่มของการบวกจำนวนจริงนั้นเห็นได้ชัดเจน การกำหนดจำนวนจริง 0 เป็นเซตของจำนวนตรรกยะลบ ทำให้เห็นได้ง่ายว่าเป็นเอกลักษณ์การบวก ส่วนที่ยุ่งยากที่สุดของการสร้างนี้ที่เกี่ยวข้องกับการบวกน่าจะเป็นคำจำกัดความของตัวผกผันการบวก[ 81 ]

การบวกและการใช้ลำดับโคชีของจำนวนตรรกยะ

น่าเสียดายที่การจัดการกับการคูณของ Dedekind cuts เป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานและต้องพิจารณาเป็นรายกรณีคล้ายกับการบวกจำนวนเต็มที่มีเครื่องหมาย[ 82 ]อีกแนวทางหนึ่งคือการเติมเต็มเมตริกของจำนวนตรรกยะ จำนวนจริงโดยพื้นฐานแล้วถูกกำหนดให้เป็นลิมิตของลำดับโคชีของจำนวนตรรกยะ การบวกถูกกำหนดเป็นพจน์ต่อพจน์: [ 83 ] คำจำกัดความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกโดยGeorg Cantorในปี 1872 เช่นกัน แม้ว่ารูปแบบของเขาจะแตกต่างออกไปเล็กน้อย[ 84 ] เราต้องพิสูจน์ว่าการดำเนินการนี้ได้รับการกำหนดไว้อย่างดี โดยจัดการกับลำดับโคชี เมื่อภารกิจนั้นเสร็จสิ้น คุณสมบัติทั้งหมดของการบวกจำนวนจริงจะตามมาทันทีจากคุณสมบัติของจำนวนตรรกยะ ยิ่งไปกว่านั้น การดำเนินการทางคณิตศาสตร์อื่นๆ รวมถึงการคูณ มีคำจำกัดความที่ตรงไปตรงมาและคล้ายคลึงกัน[ 85 ]

จำนวนเชิงซ้อน

การบวกจำนวนเชิงซ้อนสองจำนวนสามารถทำได้โดยใช้เรขาคณิต โดยการสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน

จำนวนเชิงซ้อนจะถูกบวกโดยการบวกส่วนจริงและส่วนจินตนาการของตัวบวก[ 86 ] [ 87 ]กล่าวคือ:

การใช้การแสดงภาพของจำนวนเชิงซ้อนในระนาบเชิงซ้อน การบวกมีการตีความทางเรขาคณิตดังต่อไปนี้: ผลรวมของจำนวนเชิงซ้อนสองจำนวนAและB ซึ่ง ตีความว่าเป็นจุดในระนาบเชิงซ้อน คือจุดXที่ได้จากการสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีจุดยอดสามจุดคือO , AและB [ 88 ]

การสรุปโดยทั่วไป

การดำเนินการทวิภาคหลายอย่างสามารถมองได้ว่าเป็นการขยายความของการดำเนินการบวกบนจำนวนจริง สาขาพีชคณิตให้ความสำคัญอย่างยิ่งกับการดำเนินการแบบขยายความเหล่านี้ และยังปรากฏในทฤษฎีเซตและทฤษฎีหมวดหมู่ด้วย

กลุ่มอาเบเลียน

ในทฤษฎีกลุ่มกลุ่มคือโครงสร้างพีชคณิตที่อนุญาตให้ประกอบองค์ประกอบสองตัวใดๆ ก็ได้ ในกรณีพิเศษที่ลำดับไม่สำคัญ ตัวดำเนินการประกอบบางครั้งเรียกว่าการบวก กลุ่มดังกล่าวเรียกว่ากลุ่มอาเบเลียนหรือกลุ่มสลับที่ ตัวดำเนินการประกอบมักเขียนเป็น "+" [ 89 ]

พีชคณิตเชิงเส้น

ในพีชคณิตเชิงเส้นปริภูมิเวกเตอร์เป็นโครงสร้างพีชคณิตที่อนุญาตให้บวกเวกเตอร์ สองตัวใดๆ และปรับขนาดเวกเตอร์ ปริภูมิเวกเตอร์ที่คุ้นเคยคือเซตของคู่ลำดับทั้งหมดของจำนวนจริง โดยคู่ลำดับจะถูกตีความว่าเป็นเวกเตอร์จากจุดกำเนิดในระนาบยุคลิดไปยังจุดในระนาบ ผลรวมของเวกเตอร์สองตัวได้มาจากการบวกพิกัดของเวกเตอร์แต่ละตัว การดำเนินการบวกนี้เป็นหัวใจสำคัญของกลศาสตร์คลาสสิกซึ่งความเร็วความเร่งและแรงทั้งหมดถูกแทนด้วยเวกเตอร์[ 90 ]

การบวกเมทริกซ์ถูกกำหนดสำหรับเมทริกซ์สองเมทริกซ์ที่มีมิติเท่ากัน ผลรวมของ เมทริกซ์ m × n (อ่านว่า "m by n") สองเมทริกซ์AและBซึ่งเขียนแทนด้วยA + Bก็คือ เมทริกซ์ m × n อีกครั้งหนึ่ง ซึ่งคำนวณโดยการบวกองค์ประกอบที่สอดคล้องกัน: [ 91 ] [ 92 ]

ตัวอย่างเช่น:

ในเลขคณิตแบบโมดูลาร์เซตของตัวเลขที่มีอยู่จะถูกจำกัดไว้ที่เซตย่อยจำกัดของจำนวนเต็ม และการบวกจะ "วนรอบ" เมื่อถึงค่าที่กำหนด ซึ่งเรียกว่าโมดูลัส[ 93 ]ตัวอย่างเช่น เซตของจำนวนเต็มโมดูลัส 12 มีสมาชิก 12 ตัว โดยจะได้รับการดำเนินการบวกจากจำนวนเต็มซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของทฤษฎีเซตทางดนตรี [ 94 ] เซตของจำนวนเต็มโมดูลัส 2 มีเพียง 2 สมาชิก การดำเนินการบวกที่มันได้รับมานั้นเป็นที่รู้จักในตรรกะบูลีน ในชื่อ ฟังก์ชัน" exclusive or " [ 95 ]การดำเนินการ "วนรอบ" ที่คล้ายกันเกิดขึ้นในเรขาคณิตโดยที่ผลรวมของการวัดมุมสองมุมมักจะถือว่าเป็นผลรวมของจำนวนจริงโมดูลัส 2π ซึ่งเทียบเท่ากับการดำเนินการบวกบนวงกลม ซึ่งในทางกลับกันจะขยายไปสู่การดำเนินการของ กลุ่ม Lieมิติสูงกว่า[ 96 ]

ทฤษฎีทั่วไปของพีชคณิตนามธรรมอนุญาตให้การดำเนินการ "บวก" เป็นการดำเนินการใดๆ ที่เป็นสมาคมและสลับที่ได้บนเซตโครงสร้างพีชคณิต พื้นฐาน ที่มีการดำเนินการบวกดังกล่าว ได้แก่โมโนอิดแบบสลับที่ได้และกลุ่มอาเบเลียน[ 97 ]

การรวมเชิงเส้นเป็นการรวมการคูณและการบวกเข้าด้วยกัน กล่าวคือเป็นการบวกที่แต่ละพจน์มีตัวคูณ ซึ่งโดยปกติจะเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อนการรวมเชิงเส้นมีประโยชน์อย่างยิ่งในบริบทที่การบวกโดยตรงจะละเมิดกฎการทำให้เป็นมาตรฐานบางอย่าง เช่นการผสมกลยุทธ์ในทฤษฎีเกมหรือการซ้อนทับของสถานะในกลศาสตร์ควอนตั[ 98 ]

ทฤษฎีเซตและทฤษฎีหมวดหมู่

การสรุปทั่วไปที่กว้างขวางของการบวกจำนวนธรรมชาติคือการบวกจำนวนเชิงอันดับและจำนวนเชิงปริมาณในทฤษฎีเซต สิ่งเหล่านี้ให้การสรุปทั่วไปที่แตกต่างกันสองแบบของการบวกจำนวนธรรมชาติกับ จำนวนอนันต์ ต่างจากการดำเนินการบวกส่วนใหญ่ การบวกจำนวนเชิงอันดับไม่เป็นไปตามการสลับที่[ 99 ]อย่างไรก็ตาม การบวกจำนวนเชิงปริมาณเป็นการดำเนินการสลับที่ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการดำเนินการรวมที่ไม่ทับซ้อนกัน[ 100 ]

ในทฤษฎีหมวดหมู่การรวมกันแบบไม่ทับซ้อนกันถือเป็นกรณีเฉพาะของการดำเนินการผลคูณร่วม[ 101 ]และผลคูณร่วมทั่วไปอาจเป็นนามธรรมที่สุดของการสรุปทั่วไปของการบวก ผลคูณร่วมเช่นผลรวมโดยตรงได้รับการตั้งชื่อเพื่อสื่อถึงความเชื่อมโยงกับการบวก[ 102 ]

เลขคณิต

การลบสามารถคิดได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของการบวก นั่นคือ การบวกของตัวผกผันการบวก การลบเองก็เป็นตัวผกผันของการบวกเช่นกัน เพราะการบวกและการลบเป็นฟังก์ชันผกผันกัน [ 103 ] เมื่อกำหนดเซตที่มีการดำเนินการบวกแล้ว เราไม่สามารถกำหนดการดำเนินการลบที่สอดคล้องกันบนเซตนั้นได้เสมอไป เซตของจำนวนธรรมชาติเป็นตัวอย่างง่ายๆ ในทางกลับกัน การดำเนินการลบจะกำหนดการดำเนินการบวก การดำเนินการผกผันการบวก และเอกลักษณ์การบวกได้อย่างเฉพาะเจาะจง ด้วยเหตุนี้ กลุ่มการบวกจึงสามารถอธิบายได้ว่าเป็นเซตที่ปิดภายใต้การลบ[ 104 ]

การคูณสามารถคิดได้ว่าเป็นการบวกซ้ำๆถ้ามีพจน์เดียวคือxปรากฏในผลรวมครั้ง ผลรวมนั้นจะเป็นผลคูณของ x กับxอย่างไรก็ตาม วิธีนี้ใช้ได้เฉพาะกับจำนวนธรรมชาติเท่านั้น[ 105 ]ตามนิยามทั่วไป การคูณคือการดำเนินการระหว่างตัวเลขสองตัว เรียกว่าตัวคูณและตัวตั้งคูณ ซึ่งรวมกันเป็นตัวเลขเดียวที่เรียกว่าผลคูณ[ 106 ]

ไม้บรรทัดคำนวณแบบวงกลม

ในจำนวนจริงและจำนวนเชิงซ้อน การบวกและการคูณสามารถสลับกันได้ด้วยฟังก์ชันเลขชี้กำลัง : [ 107 ] เอกลักษณ์นี้ทำให้สามารถดำเนินการคูณได้โดยการดูตารางลอการิทึมและคำนวณการบวกด้วยมือ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถคูณบนไม้บรรทัดคำนวณได้สูตรนี้ยังคงเป็นการประมาณค่าอันดับแรกที่ดีในบริบทกว้างๆ ของกลุ่ม Lieซึ่งเชื่อมโยงการคูณขององค์ประกอบกลุ่มอนันต์กับการบวกเวกเตอร์ในพีชคณิตLie ที่เกี่ยวข้อง [ 108 ]

การคูณมีรูปแบบทั่วไปมากกว่าการบวกเสียอีก[ 109 ]โดยทั่วไป การดำเนินการคูณจะกระจายตัวเหนือการบวกเสมอ ข้อกำหนดนี้ได้รับการกำหนดเป็นทางการในนิยามของริงในบางบริบท จำนวนเต็ม การกระจายตัวเหนือการบวก และการมีอยู่ของเอกลักษณ์การคูณก็เพียงพอที่จะกำหนดการดำเนินการคูณได้อย่างเฉพาะเจาะจง คุณสมบัติการกระจายตัวยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับการดำเนินการบวกอีกด้วย โดยการขยายผลคูณในทั้งสองทาง สรุปได้ว่าการบวกถูกบังคับให้เป็นแบบสลับที่ได้ ด้วยเหตุนี้ การบวกในริงจึงเป็นแบบสลับที่ได้โดยทั่วไป[ 110 ]

การหารเป็นการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการบวกเพียงเล็กน้อย เนื่องจากการหารมีการกระจายแบบขวาเหนือการบวก: [ 111 ]อย่างไรก็ตาม การหารไม่มีการกระจายแบบซ้ายเหนือการบวก เช่นไม่เหมือนกับ[ 112 ]

การสั่งซื้อ

พล็อตลอการิทึมคู่ของx + 1และmax ( x , 1)จากx = 0.001 ถึง 1000 [ 113 ]

การดำเนินการหาค่าสูงสุดเป็นการดำเนินการแบบไบนารีที่คล้ายกับการบวก ในความเป็นจริง หากจำนวนที่ไม่เป็นลบสองจำนวนและมีขนาด ต่างกัน ผลรวมของพวกมันจะเท่ากับค่าสูงสุดโดยประมาณ การประมาณนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการประยุกต์ใช้คณิตศาสตร์ เช่น ในการตัดทอนอนุกรมเทย์เลอร์อย่างไรก็ตาม มันก่อให้เกิดความยากลำบากอย่างต่อเนื่องในการวิเคราะห์เชิงตัวเลขเนื่องจาก "ค่าสูงสุด" ไม่สามารถผกผันได้ หากมีค่ามากกว่ามากการคำนวณค่าโดยตรงอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดจากการปัดเศษ ที่ไม่สามารถยอมรับได้ หรืออาจได้ค่าเป็นศูนย์ด้วยซ้ำ ดูเพิ่มเติมที่การสูญเสียความสำคัญ[ 64 ]

การประมาณค่าจะกลายเป็นค่าที่แม่นยำในขีดจำกัดอนันต์ชนิดหนึ่ง หากหรือเป็นจำนวนคาร์ดินัล อนันต์ ผลรวมคาร์ดินัลของทั้งสองจะเท่ากับค่าที่มากกว่าของทั้งสองอย่างพอดี[ d ]ดังนั้นจึงไม่มีการดำเนินการลบสำหรับคาร์ดินัลอนันต์[ 114 ]

การหาค่าสูงสุดนั้นมีคุณสมบัติการสลับที่และการจัดกลุ่ม เช่นเดียวกับการบวก ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากบวกรักษาลำดับของจำนวนจริง การบวกจึงกระจายตัวเหนือ "ค่าสูงสุด" ในลักษณะเดียวกับการคูณที่กระจายตัวเหนือการบวก ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ในเรขาคณิตแบบทรอปิคอลจึงมีการแทนที่การคูณด้วยการบวก และการบวกด้วยการหาค่าสูงสุด ในบริบทนี้ การบวกเรียกว่า "การคูณแบบทรอปิคอล" การหาค่าสูงสุดเรียกว่า "การบวกแบบทรอปิคอล" และ "เอกลักษณ์การบวก" แบบทรอปิคอลคือลบอนันต์ [ 115 ] ผู้เขียนบางคนชอบที่จะแทนที่การบวกด้วยการหาค่าต่ำสุด จากนั้นเอกลักษณ์การบวกจะเป็นบวกอนันต์[ 116 ]

เมื่อนำข้อสังเกตเหล่านี้มารวมกัน การบวกแบบเขตร้อนจะมีความสัมพันธ์โดยประมาณกับการบวกแบบปกติผ่านทางลอการิทึม ซึ่ง จะมีความแม่นยำมากขึ้นเมื่อฐานของลอการิทึมเพิ่มขึ้น[ 117 ]การประมาณค่าสามารถทำให้แม่นยำได้โดยการดึงค่าคงที่ออกมาซึ่งตั้งชื่อตามความคล้ายคลึงกับค่าคงที่ของพลังค์จากกลศาสตร์ควอนตัม [ 118 ] และใช้ " ขีดจำกัดแบบคลาสสิก " เมื่อเข้าใกล้ศูนย์ ในแง่นี้ การดำเนินการสูงสุดจึงเป็น เวอร์ชัน ที่ไม่เป็นควอนตัมของการบวก[ 119 ]

ในทฤษฎีความน่าจะเป็น

การคอนโวลูชันใช้เพื่อบวกตัวแปรสุ่มอิสระ สองตัว ที่กำหนดโดยฟังก์ชันการกระจายคำจำกัดความปกติของมันจะรวมการอินทิเกรต การลบ และการคูณเข้าด้วยกัน[ 120 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ "Addend" ไม่ใช่คำภาษาละติน ในภาษาละตินจะต้องมีการผันคำเพิ่มเติม เช่น numerus addendus "จำนวนที่จะบวก"
  2. ^ตัวอย่างเช่นอัล-ควาริซมีทำการบวกเลขหลายหลักด้วยวิธีนี้จากซ้ายไปขวา [ 47 ]
  3. ^นี่เป็นไปตามการสำรวจประเทศที่มีคะแนนสอบวิชาคณิตศาสตร์ TIMSS สูงที่สุด [ 66 ]
  4. ^เอ็นเดอร์ตันเรียกข้อความนี้ว่า "กฎการดูดซับของเลขคณิตเชิงคาร์ดินัล" ซึ่งขึ้นอยู่กับความสามารถในการเปรียบเทียบของจำนวนคาร์ดินัล และด้วยเหตุนี้จึงขึ้นอยู่กับสัจพจน์ของการเลือก

เชิงอรรถ

  1. ^ Enderton (1977) , หน้า 138 : "...เลือกชุด Kและ L สองชุด โดยที่การ์ด K = 2 และการ์ด L = 3 ชุดนิ้วมือสะดวกกว่า ชุดแอปเปิลเป็นที่นิยมในตำราเรียน"
  2. ^ a b c Musser, Peterson & Burger (2013) , หน้า  87 .
  3. เดวีน, โอลสันและโอลสัน (1991) , p. 263.
  4. ^มาซูร์ (2014)หน้า 161
  5. ^กรมทหารบก (พ.ศ. 2504 )มาตรา 5.1
  6. ชแมร์โก, ยานูชเควิช และลีเชฟสกี้ (2009) , หน้า. 80;ชมิด (1974) ;ชมิด (1983) .
  7. ^ a b Schwartzman (1994) , หน้า 19.
  8. ^ชูเบิร์ต, เฮอร์มันน์ (1903). "เอกนิยมในเลขคณิต" . บทความและความบันเทิงทางคณิตศาสตร์ . ชิคาโก: โอเพ่นคอร์ท. หน้า 10.
  9. ^คาร์ปินสกี (1925)หน้า 56–57 ตีพิมพ์ซ้ำในหน้า 104
  10. ^ Schwartzman (1994) , หน้า 212.
  11. คาร์ปินสกี้ (1925) , หน้า 150–153.
  12. ^ลูอิส (1974)หน้า 1.
  13. ^มาร์ติน (2003)หน้า 49
  14. ^สจ๊วต (1999)หน้า 8.
  15. ^ Apostol (1967) , หน้า 37.
  16. ^ดู Viro (2001)สำหรับตัวอย่างของความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการบวกด้วยเซตที่มี "จำนวนสมาชิกเป็นเศษส่วน"
  17. ^สภาวิจัยแห่งชาติ (2001)หน้า  74
  18. ^ Mosley (2001) , หน้า  8 .
  19. ลี แอนด์ ลัปปัน (2014) , พี. 204.
  20. ^ Baroody, Arthur J.; Ginsburg, Herbert P. (สิงหาคม 2013). "ความสัมพันธ์ระหว่างความรู้เชิงความหมายเบื้องต้นและความรู้เชิงกลไกทางคณิตศาสตร์"ใน Hiebert, James (บรรณาธิการ). ความรู้เชิงแนวคิดและเชิงกระบวนการ: กรณีศึกษาคณิตศาสตร์ . Routledge. หน้า  75–112 . doi : 10.4324/9780203063538 . ISBN 9781136559761.
  21. ^วีเวอร์, เจ. เฟรด (สิงหาคม 2020). "การตีความการดำเนินการทางตัวเลขและการแสดงสัญลักษณ์ของการบวกและการลบ"ใน คาร์เพนเตอร์, โทมัส พี.; โมเซอร์, เจมส์ เอ็ม.; รอมเบิร์ก, โทมัส เอ. (บรรณาธิการ). การบวกและการลบ: มุมมองเชิงปัญญา . รูทเลดจ์. หน้า  60–66 . doi : 10.4324/9781003046585 . ISBN 9781003046585.
  22. ^ Musser , Peterson & Burger (2013) , หน้า  89
  23. ^ เบิร์ก ( 1967)หน้า  14
  24. Behr & Jungst (1971) , p.  59 .
  25. ^ Rosen (2013) , ดูภาคผนวก I .
  26. โพซาเมนเทียร์ และคณะ (2013) , หน้า.  71 .
  27. ^ a b Musser, Peterson & Burger (2013) , หน้า  90 .
  28. บรอนส ไตน์ แอนด์ เซเมนด์จาจิว (1987)
  29. ^ Kaplan (2000) , หน้า 69–71.
  30. ^ เฮมเพล ( 2001)หน้า  7
  31. ^ Fierro (2012) , ส่วนที่ 2.3.
  32. ^ Moebs, William และคณะ (2022). "1.4 การวิเคราะห์มิติ". ฟิสิกส์มหาวิทยาลัย เล่ม 1. OpenStax . ISBN 978-1-947172-20-3.
  33. ^วินน์ (1998)หน้า 5.
  34. ^วินน์ (1998)หน้า 15
  35. ^วินน์ (1998)หน้า 17
  36. ^วินน์ (1998)หน้า 19
  37. ^แรนเดอร์สัน, เจมส์ (21 สิงหาคม 2551). "ช้างมีหัวคิดเรื่องตัวเลข" . เดอะการ์เดียน . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2 เมษายน 2558 . สืบค้นเมื่อ29 มีนาคม 2558 .
  38. ^สมิธ (2002)หน้า 130
  39. ^คาร์เพนเตอร์, โทมัส; เฟนเนมา, เอลิซาเบธ ; แฟรงเค, เมแกน โลฟ ; เลวี, ลินดา; เอมป์สัน, ซูซาน (1999). คณิตศาสตร์สำหรับเด็ก: การสอนที่เน้นการชี้นำทางปัญญา . พอร์ตสมัธ, นิวแฮมป์เชียร์: ไฮเนมันน์. ISBN 978-0-325-00137-1.
  40. ^ a b Henry, Valerie J.; Brown, Richard S. (2008). "ข้อเท็จจริงพื้นฐานชั้นประถมศึกษาปีที่ 1: การตรวจสอบการสอนและการเรียนรู้มาตรฐานการท่องจำแบบเร่งรัดที่มีความต้องการสูง"วารสารวิจัยการศึกษาคณิตศาสตร์ 39 ( 2): 153– 183. doi : 10.2307/30034895 . JSTOR 30034895 . 
  41. ^ Beckmann, S. (2014). การศึกษา ICMI ครั้งที่ 23: การศึกษาคณิตศาสตร์เบื้องต้นเกี่ยวกับจำนวนเต็ม วารสารนานาชาติว่าด้วยการศึกษา STEM, 1(1), 1–8. ชิคาโก
  42. ^ Schmidt, W., Houang, R., & Cogan, L. (2002). "หลักสูตรที่สอดคล้องกัน". American Educator , 26(2), 1–18.
  43. ^ Campbell, Jamie ID, บรรณาธิการ (2005). คู่มือความรู้ความเข้าใจทางคณิตศาสตร์ . สำนักพิมพ์จิตวิทยา. หน้า 444. ISBN 9781841694115.
  44. ^ a b c d e f g Fosnot & Dolk (2001) , หน้า 99.
  45. ^ Stern, Catherine (เมษายน 1958). "อุปกรณ์ที่เป็นรูปธรรมของเลขคณิตเชิงโครงสร้าง" The Arithmetic Teacher . 5 (3): 119– 130. doi : 10.5951/at.5.3.0119 . JSTOR 41184041 . 
  46. ^ผู้เขียนบางคนคิดว่าคำว่า "carry" อาจไม่เหมาะสมสำหรับการศึกษาแวน เดอ วอลล์ (2004)หน้า 211 เรียกคำนี้ว่า "ล้าสมัยและทำให้เข้าใจผิดในเชิงแนวคิด" โดยเลือกใช้คำว่า "trade" แทน อย่างไรก็ตาม "carry" ยังคงเป็นคำมาตรฐานอยู่
  47. ^ครอสลีย์และเฮนรี (1990 )
  48. ^ วิงการ์ด-เนลสัน ( 2014)หน้า  40
  49. ^ Cassidy, David; Holton, Gerald; Rutherford, James (2002). "การทบทวนหน่วย คณิตศาสตร์ และสัญกรณ์วิทยาศาสตร์" ใน Understanding Physics . นิวยอร์ก: Springer. หน้า 11. doi : 10.1007/0-387-21660-X_3 . ISBN 978-0-387-98755-2.
  50. ^ Dale R. Patrick, Stephen W. Fardo, Vigyan Chandra (2008)พื้นฐานระบบดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์สำนักพิมพ์ The Fairmont Press, Inc. หน้า 155
  51. ^ โบ แธม (1837)หน้า  31
  52. ^ Truitt & Rogers (1960) , หน้า 1, 44–49, 2, 77–78.
  53. ^ Gschwind & McCluskey (1975) , หน้า  233 .
  54. ^อิฟราห์, จอร์จส์ (2001). ประวัติศาสตร์สากลของการคำนวณ: จากลูกคิดถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัม . นิวยอร์ก: ไวลีย์. ISBN 978-0-471-39671-0.หน้า 11
  55. มาร์กวิน (1994) , หน้า. 48. การอ้างอิงของ Taton (1963) .
  56. ^ Kistermann, FW (1998). "เครื่องบวกเลขของ Blaise Pascal: ผลการค้นพบและข้อสรุปใหม่" IEEE Annals of the History of Computing . 20 (1): 69– 76. doi : 10.1109/85.646211 .
  57. กัมปานีล, เบเนเดตตา (2024) "La girandola di Poleni: un progetto destinato a scomparire". ในดิ เมาโร, มาร์โก; โรมาโน, ลุยจิ; ซานีนี, วาเลเรีย (บรรณาธิการ). Atti del XLIII Convegno Annuale SISFA (ในภาษาอิตาลี) หน้า  151– 158. ดอย : 10.6093/978-88-6887-278-6 .
  58. ^ Flynn & Oberman (2001) , หน้า 2, 8.
  59. ฟลินน์และโอเบอร์แมน (2001) , หน้า 1–9;หลิวและคณะ (2010) , หน้า. 194.
  60. ^ 301 - คู่มืออ้างอิงสำหรับโปรแกรมเมอร์ (PDF)มกราคม 1962 93-17-000 สืบค้นเมื่อ 9 กรกฎาคม 2025
  61. ^ หน่วยประมวลผลกลาง IBM 1620 รุ่นที่ 1 (PDF)เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2017-10-09 เรียกดูเมื่อ2017-12-18
  62. ^ Joshua Bloch, "ข่าวพิเศษ – อ่านให้หมด: การค้นหาแบบไบนารีและการเรียงลำดับแบบผสานเกือบทั้งหมดใช้งานไม่ได้" เก็บถาวรเมื่อ 2016-04-01 ที่ Wayback Machineบล็อกวิจัยอย่างเป็นทางการของ Google, 2 มิถุนายน 2006
  63. ^นอยมันน์ (1987 )
  64. ^ a b Goldberg, David (มีนาคม 1991). "สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทุกคนควรรู้เกี่ยวกับเลขคณิตจุดลอยตัว" . ACM Computing Surveys . 23 (1). สมาคมเครื่องจักรคอมพิวเตอร์ (ACM): 5– 48. doi : 10.1145/103162.103163 .
  65. ^ ตัวอย่างเช่น บทที่ 4 และ 5 ของ Endertonแสดงให้เห็นถึงพัฒนาการนี้
  66. ชมิดต์, ฮวง & โคแกน (2002) , พี. 4.
  67. ^ Baez & Dolan (2001)หน้า 37 อธิบายถึงพัฒนาการทางประวัติศาสตร์ โดย "แตกต่างอย่างสิ้นเชิง" กับการนำเสนอทฤษฎีเซต: "เห็นได้ชัดว่า แอปเปิ้ลครึ่งลูกนั้นเข้าใจง่ายกว่าแอปเปิ้ลติดลบเสียอีก!"
  68. เบเกิล (1975) , หน้า. 49;จอห์นสัน (1975) , p. 120; Devine, Olson & Olson (1991) , หน้า. 75.
  69. ^ Enderton (1977) , หน้า  79 .
  70. ^สำหรับเวอร์ชันที่ใช้ได้กับ poset ใดๆ ที่มีเงื่อนไขโซ่ลงโปรดดู Bergman (2005)หน้า 100
  71. ^ Enderton (1977)หน้า 79ตั้งข้อสังเกตว่า "แต่เราต้องการการดำเนินการแบบไบนารีเพียงครั้งเดียวไม่ใช่ฟังก์ชันเล็กๆ ที่มีตำแหน่งเดียวเหล่านี้ทั้งหมด"
  72. ^ Ferreirós (1999) , หน้า 223.
  73. ^ Smith (1980) , หน้า 234; Sparks & Rees (1979) , หน้า 66.
  74. ^ แคมป์เบ ลล์ (1970)หน้า  83
  75. ^ แคมป์เบ ลล์ (1970)หน้า  84
  76. ^ เอ็นเดอ ร์ตัน (1977)หน้า  92
  77. ^ a b Cameron & Craig (2013) , หน้า 29.
  78. ^การตรวจสอบดำเนินการใน Enderton (1977)หน้า 104และร่างไว้สำหรับฟิลด์ทั่วไปของเศษส่วนเหนือวงแหวนสลับที่ใน Dummit & Foote (1999)หน้า 263
  79. ^ เอ็นเดอ ร์ตัน (1977)หน้า  114
  80. เฟอร์เรรอส (1999) , หน้า. 135; ดูส่วนที่ 6 ของ Stetigkeit und irrationale Zahlen Archived 2005-10-31 at the Wayback Machine
  81. ^แนวทางที่เข้าใจง่าย โดยการกลับด้านทุกองค์ประกอบของการตัดและหาค่าเติมเต็ม จะใช้ได้ผลเฉพาะกับจำนวนอตรรกยะเท่านั้น ดูรายละเอียดได้ใน Enderton (1977)หน้า 117
  82. ^ Schubert, E. Thomas, Phillip J. Windley และ James Alves-Foss. "การพิสูจน์ทฤษฎีบทตรรกศาสตร์ลำดับสูงและการประยุกต์ใช้: รายงานการประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่ 8 เล่มที่ 971" Lecture Notes in Computer Science (1995)
  83. ^โครงสร้างในตำราเรียนมักจะไม่ใช้สัญลักษณ์ "lim" อย่างไม่ระมัดระวังนัก ดู Burrill (1967)หน้า 138 สำหรับการพัฒนาที่ละเอียดรอบคอบและยาวนานยิ่งขึ้นของการบวกด้วยลำดับโคชี
  84. ^ Ferreirós (1999) , หน้า 128.
  85. ^ Burrill (1967) , หน้า 140.
  86. ^ คอนเวย์, จอห์น บี. (1986). ฟังก์ชันของตัวแปรเชิงซ้อนหนึ่งตัว เล่ม 1.สปริงเกอร์. ISBN 978-0-387-90328-6.
  87. ^ Joshi, Kapil D (1989). พื้นฐานของคณิตศาสตร์เชิงดิสครีต . นิวยอร์ก: Wiley. ISBN 978-0-470-21152-6.
  88. ^ Özhan (2022) , หน้า  10 .
  89. ^ Norman, Christopher (2012). กลุ่มอาเบเลียนที่สร้างขึ้นอย่างจำกัดและความคล้ายคลึงกันของเมทริกซ์เหนือฟิลด์ ชุดคณิตศาสตร์ระดับปริญญาตรี ของ Springer Springer London หน้า 48 doi : 10.1007/978-1-4471-2730-7 ISBN 9781447127307.
  90. ^ Gbur (2011) , หน้า 1.
  91. ^ Lipschutz, S., & Lipson, M. (2001). Schaum's outline of theory and problems of linear algebra. Erlangga.
  92. ^ Riley, KF; Hobson, MP; Bence, SJ (2010). วิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-0-521-86153-3.
  93. ^ Omondi (2020) , หน้า  142 .
  94. ^ สำนัก พิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (2008)หน้า  938
  95. ^ แพรตต์ ( 2017)หน้า  314
  96. ^เฟนน์, โรเจอร์ (2012). เรขาคณิต . ชุดคณิตศาสตร์ระดับปริญญา ตรีของสปริงเกอร์. สปริงเกอร์ ไซเอนซ์ แอนด์ บิสซิเนส มีเดีย. หน้า  42. ISBN 9781447103257.
  97. นิโคลสัน (2012) , หน้า.  70 ; Bhattacharya, Jain & Nagpaul (1994) , หน้า.  159 .
  98. ^ Rieffel & Polak (2011) , หน้า 16.
  99. เฉิง (2017) , หน้า 124–132.
  100. ^ Schindler (2014) , หน้า 34.
  101. ^ Riehl (2016) , หน้า 100.
  102. ภัตตาชารยา, เชน & นักพอล (1994) , หน้า.  196 .
  103. ^ เค ย์ (2021)หน้า  44
  104. ^เซตยังคงต้องไม่ว่างเปล่า Dummit & Foote (1999)หน้า 48 กล่าวถึงเกณฑ์นี้โดยเขียนในรูปแบบการคูณ
  105. ^ Musser , Peterson & Burger (2013) , หน้า  101
  106. อิโซดา, โอลฟอส และนอยเนอ (2021) , หน้า.  163–164 .
  107. ^รูดิน (1976)หน้า 178
  108. ^ลี (2003)หน้า 526 ข้อเสนอ 20.9
  109. ^ลินเดอร์โฮล์ม (1971)หน้า 49 ตั้งข้อสังเกตว่า "โดย แท้จริงแล้ว การคูณนั้นนักคณิตศาสตร์อาจหมายถึงอะไรก็ได้ ในขณะที่การบวกนั้นเขาอาจหมายถึงสิ่งต่างๆ ได้มากมาย แต่ก็ไม่มากเท่ากับการคูณ"
  110. ^ Dummit & Foote (1999) , หน้า 224. เพื่อให้ข้อโต้แย้งนี้ใช้ได้ผล เราต้องสมมติว่าการบวกเป็นการดำเนินการของกลุ่ม และการคูณมีเอกลักษณ์
  111. ^สำหรับตัวอย่างของการกระจายตัวทางซ้ายและขวา โปรดดู Loday (2002)หน้า 15
  112. ^ Shortt, Roy F.; Trueblood, Cecil R. (มิถุนายน 1969). คู่มือครู; คณิตศาสตร์ระดับประถมศึกษา ตอนที่ 1 และ 2 (PDF) . ห้องปฏิบัติการการสอนโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย มหาวิทยาลัยรัฐเพนซิลเวเนีย หน้า 52, 59.
  113. เปรียบเทียบ Viro (2001) , หน้า. 2 รูปที่ 1
  114. ^ Enderton (1977) , หน้า  164 .
  115. ^ Mikhalkin (2006) , หน้า 1.
  116. Akian, Bapat & Gaubert (2005) , p. 4.
  117. ^มิคาลกิน (2006)หน้า 2.
  118. ลิตวินอฟ, มาสโลว์ และโซโบเลฟสกี้ (1999) , หน้า. 3.
  119. ^ Viro (2001) , หน้า 4.
  120. ^ Gbur (2011) , หน้า 300.

อ่านเพิ่มเติม

  • บารูดี, อาร์เธอร์; ทิลิไคเนน, เซอร์ปา (2003). การพัฒนาแนวคิดและทักษะทางคณิตศาสตร์ มุมมองสองประการเกี่ยวกับการพัฒนาการบวก . รูทเลดจ์. หน้า  75. ISBN 0-8058-3155-X.
  • เดวิสัน, เดวิด เอ็ม.; แลนเดา, มาร์ชา เอส.; แมคแคร็กเคน, ลีอาห์; ทอมป์สัน, ลินดา (1999). คณิตศาสตร์: การสำรวจและการประยุกต์ใช้ (ฉบับ TE). เพรนติส ฮอลล์. ISBN 978-0-13-435817-8.
  • Bunt, Lucas NH; Jones, Phillip S.; Bedient, Jack D. (1976). รากฐานทางประวัติศาสตร์ของคณิตศาสตร์เบื้องต้น . Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-389015-0.
  • ปูเนน, บียอร์น (2010). "การบวก" . วารสาร Girls' Angle . 3 ( 3– 5). ISSN  2151-5743 .
  • วีเวอร์, เจ. เฟรด (1982). "การบวกและการลบ: มุมมองเชิงปัญญา" การบวกและการลบ: มุมมองเชิงปัญญา การตีความการดำเนินการทางตัวเลขและการแสดงสัญลักษณ์ของการบวกและการลบเทย์เลอร์ แอนด์ ฟรานซิส หน้า 60 ISBN 0-89859-171-6.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Addition&oldid=1359884587#addend "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ส่วนที่เพิ่มเข้าไป

การบวก ซึ่งโดยปกติจะใช้เครื่องหมายบวก+ แทน เป็นหนึ่งในสี่การดำเนินการ พื้นฐาน ของเลขคณิตอีกสามอย่างคือการลบการคูณและการหาร การบวก จำนวนเต็มสอง จำนวน...

สัญลักษณ์และศัพท์เฉพาะ

การบวกจะเขียนโดยใช้ เครื่องหมายบวก "+" ระหว่างพจน์ และผลลัพธ์จะแสดงด้วย เครื่องหมายเท่ากับ ตัวอย่าง เช่นอ่านว่า "หนึ่งบวกสองเท่ากับสาม" [ 2 ] อย่างไรก็ตาม มีบางสถานการณ์ที่เข้าใจการบวกได้ แม้ว่าจะไม่มีสัญลักษณ์ปรากฏอยู่ก็ตาม เช่น จำนวนเต็มที่ตามด้วย เศษส่วน...

คำจำกัดความและการตีความ

การบวกเป็นหนึ่งในสี่การดำเนินการพื้นฐานของเลขคณิต โดยอีกสามอย่างคือการลบ การคูณ และการหาร การดำเนินการนี้ทำงานโดยการบวกสองพจน์ขึ้นไป [ 12 ] จำนวนการดำเนินการบวกใดๆ เรียกว่าผล รวม [ 13 ] ผลรวมอนันต์เป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อนที่เรียกว่า อนุกรม [ 14 ]...

การรวมชุด

การตีความการบวกขั้นพื้นฐานที่สุดอาจอยู่ที่การรวม เซต นั่นคือ: [ 2 ]