结合律的本质(续二)

回到前面在等式(a+b)+c=(a+c)+b中,到底有没有使用加法结合律呢?第一节课下课后,学生在操场上做课间操,我和周老师又站在一起。我说其实有没有使用加法结合律或许并不重要,重要的是式子中蕴含的计算过程。周老师说,总要给学生一个答案吧。说得也是。

我继续思考:(a+b)+c=a+(b+c),这显然是使用了加法结合律的,那么(a+b)+c=(b+c)+a也应该是使用了加法结合律的。进一步思考(a+b)+(c+d)+(e+f)=(a+c)+(b+e)+(d+f)定然是使用了加法结合律的。因此加法结合律的本质应该是一个数舍弃了原来与之相加的数,另行选择了一个数相加。括号就是就这种本质的在形式上体现,可以认为是一种善意的提醒。

为了更加理解这种“结合”的真谛,我们不妨打一个不恰当的比喻:就好比一个人原本有一个要结婚的对象,但经过一些考虑,最后决定与另一个人结婚。也就是改变了与之“结合”的对象。这就是“结合律”的本质吧。

我们还可以打一个计算方面的比方。比如大家都熟悉的计算24点。我们不考虑究竟用哪一种运算,我们统一理解为运算就好。在很多情形下,计算出24点的方法是不唯一的,这就是因为每一步运算的对象不同,尽管最后殊途同归,但过程各异,这就是“结合”不一样所决定的。

在理解24点运算之后,我们不妨更高阶思维。之前我们讨论(a+b)+c=(a+c)+b式子是否使用了加法结合律,我们是建立在将算式写在纸上表象基础之上的。我们想象一下,a,b,c是写在三张卡片上的数字,将a,b靠在一起表示“结合”,即相当于加了括号。那么将a,c靠在一起,或将b,c靠在一起,与将a,b靠在一起是没有任何区别的。原因就是通过卡片的方式理解,已经不再具有原来的那种前后或先后之分,留下的仅有谁与谁靠在一起——“结合”的本质。

如此一来,先算谁后算谁并不是关键,尤其当加数众多的时候更能凸现这一点。也就是说有没有改变运算顺序并不是加法结合律的本质。加法结合律的本质,就在于一个数是否改变了与之相加的数。

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