Cube3D 立方体数理

数学 · 小学

为什么不同的分数能表示同样的大小?

· 12 分钟探究

分数是在一个选定的整体中计数相等的部分。分母表示整体被平均分成几份,分子表示取了几份。如果只把每一份继续等分,不增加也不减少涂色面积,写出的数字会改变,表示的量却保持不变。本实验中所有条形的总长度相同,所有圆片的总面积也相同。

继续等分,不增加涂色的量

先取 1/2,再把每个二分之一等分成 3 份。整体现在共有 2 × 3 = 6 份,涂色的一半包含 1 × 3 = 3 份,因此 1/2 = 3/6。多画几条分隔线,不会让涂色区域变大。在实验中固定 A 的分子和分母,只改变“把原来的每一份再等分成…”的数值,比较前后条形与圆片的涂色边界。

一般地,对正整数 k,有 n/d = (n × k)/(d × k)。例如把 A 设为 2/3、等分倍数设为 4,涂色的两个三分之一就变成八个十二分之一,所以 2/3 = 8/12。如果只增加分子,涂色会增加;如果分子不变、只增加分母,取到的每份会变小。保持分数大小时,分子与分母必须同时乘同一个数。

通分以后,份数才具有共同的单位

比较 2/3 和 3/4,可以把两个同样大小的整体都分成 12 份。每个三分之一包含 4 个十二分之一,因此 2/3 = 8/12;每个四分之一包含 3 个十二分之一,因此 3/4 = 9/12。此时 8 份与 9 份所计数的每一份同样大,所以 2/3 < 3/4。

亲手验证:把 A 设为 2/3、B 设为 3/4,勾选“显示通分后的等份”。模型用两个原分母的最小公倍数作为最小公分母,这里为 12。不能忽略分数单位,只拿原来的分子 2 和 3 直接比较。上面的等分倍数用于演示 A 的等值分数;下面的通分区域则根据 A、B 的原分母单独计算共同单位。

用零、整体和反例检查规律

选择“涂色为零”,观察 0/4、0/6 及 0/12 都表示零;选择“涂满一个整体”,观察 4/4 与 6/6 都表示完整的一个整体。这些边界状态同样遵守分数的等值规律。点击“重置实验”会恢复 A = 1/2、等分倍数 3、B = 2/3。

再选择“分子分母都加 1 呢?”。1/2 变为 2/3 后并不相等:通分后分别是 3/6 和 4/6,多出了一个六分之一。“同时乘同一个正整数”与“同时加上同一个数”是不同的操作,不能混用。

检查你的理解

A 是 3/4,把每个四分之一再等分成 3 份,会得到什么等值分数?再用通分条形比较 3/4 和 B = 5/6,哪个更大?

查看解释

等值分数是 9/12。比较时 5/6 = 10/12,因此 3/4 = 9/12 < 10/12 = 5/6。共同的单位是同样大小整体的十二分之一。

模型说明

这是一个精确的数学面积模型,范围为 0 到 1 的分数,原分母 1—12,正整数等分倍数 1—6。不模拟假分数或负分数。分隔线仅用于辨认等份,线条粗细不代表面积;比较使用整数交叉相乘,不受小数四舍五入影响。操作实验需要有效的家长高级包或教师权益;本知识说明公开阅读。