什么是分数?这似乎是一个很简单的问题,但是简单问题的背后隐含着较为深刻的数学道理,那么道理是什么呢?
把单位“1”平均分成若干份,表示这样的一份或者几份的数,叫做分数。单位“1”很抽象,它既可以是 1 个物体(1 个饼、1 根绳子),也可以是一堆物体(一堆苹果、全班同学)。
分数只收有以下两层含义:一是表示部分与整体的关系,它表示是分率,不带单位,比如“一根绳子的2/5,只表示占比,不知道具体多长。”二是表示具体数量带单位,比如2/5米,就是实实在在的长度,可以和 0.4 米等价。2/5 和 2/5米不是一回事,一个是分率,一个是具体量。
这里学生最难理解的是“分率”,小学数学里,分率是描述两个数量之间的倍数占比关系的分数,不带单位;用来表示“谁占谁的几分之几”。分率一定依附于单位“1”,离开单位“1”,分率没有意义。
注:人教版统用“单位‘1’”,北师大版统用“整体‘1’”,本质含义完全一样。
但“分率”与单位“1”到底是什么关系?
假如单位“1”是一个具体的数量,比如一个月饼,把它平均分成2份,湛七中1份的就只这个月饼(单位“1”)1/2,这个月饼如果重1千克,那么1/2就是0.5千克,如果重100克,则1/2就是50克。
从上边我们可以看到它的“依附”关系,但当我们再附加一些条件,就可以看出“分率”的本质。比如有一个孩子喜欢吃月饼,他每次只吃月饼的1/2,他一次吃多少月饼?通过上述的分析,我们只知道他吃的是月饼的一半,不管一个月饼质量是多少,他只吃1/2,它表示的月饼的1/2,并不在意一个月饼是1kg,还是10㎏。
人教版分数应用题的核心公式有:单位“1”的量×分率 = 对应的具体量;对应具体量÷单位“1”的量 = 分率;对应具体量÷分率 = 单位“1”的量。
但是现在数学的理念是,不能死记“模型”或者“公式”,而是要理解数学现象背后隐含的数学道理。
比如人教版2026年新版教材六年级上册《分数除法》练习八第1题,在教材第40页,是这样的:甲车从A城市到B城市要行驶2小时,乙车从B城市到A城市要行驶3小时,两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,几小时后相遇?
解题分析:
这道题从成人来看是一个“行程问题”,如果靠行程问题的模型来做题可能不好办,模型是“时间=路程÷速度”,但现在数学教材不提倡学生一开始就套用公式模型,而是要找到该问题现象背后隐含的本质。
即便学生想套用“模型”,但是在题目当中只知道甲车和乙车走完A和B之间路程所需的时间,似乎只找到了“速度”,一个模型表示时间、路程、速度三者关系中,只有一个量我们是知道的,有两个量是未知的,怎么办?
看来直接套用模型还真的不行!
我们继续分析:
“甲车从A城市到B城市要行驶2小时”表明,甲车每小时走全程的1/2;
“乙车从B城市到A城市要行驶3小时”表明,乙车每小时走完全路程的1/3;
“两车同时从A城市和B城市出发,每小时走的时间”是,1/2+1/3=5/6(小时)
问题到这里似乎走到了尽头,没法进行下去了。
我们既然不知道A和B之间有多长,但我们可以假设它的长度,比如假设它是120km,那么就可以继续上边的操作:拿总长度÷每题走的量=总时间
我们重复上述操作:
“甲车从A城市到B城市要行驶2小时”表明,甲车每小时走全程的120×1/2=60(km);
“乙车从B城市到A城市要行驶3小时”表明,乙车每小时走完全路程的120×1/3=40(km);
“两车同时从A城市和B城市出发,每小时走的时间”是,1/2+1/3=5/6(小时)
“两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,走完全程需要的时间”120÷(120/2+120/3)=1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
问题:
求出的结果与总长有关吗?总长变化会影响结果吗?
我们不妨再设一个数,假设A和B 之间有60千米,那么:
“甲车从A城市到B城市要行驶2小时”表明,甲车每小时走全程的60×1/2=30(km);
“乙车从B城市到A城市要行驶3小时”表明,乙车每小时走完全路程的60×1/3=20(km);
“两车同时从A城市和B城市出发,每小时走的时间”是,1/2+1/3=5/6(小时)
“两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,走完全程需要的时间”120÷(60/2+60/3)=1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
问题:A和B之间长度发生了变化,为什么花费的时间不会随着总长度的变化而变化呢?
有人可能提出疑问:
你假设的是都是3和2的倍数,我干脆胡乱设一个数,看看结果怎样?
那就设A和B之间有11km,那么,
“甲车从A城市到B城市要行驶2小时”表明,甲车每小时走全程的11×1/2=11/2(km);
“乙车从B城市到A城市要行驶3小时”表明,乙车每小时走完全路程的11×1/3=11/3(km);
“两车同时从A城市和B城市出发,每小时走的时间”是,1/2+1/3=5/6(小时)
“两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,走完全程需要的时间”11÷(11/2+11/3)=1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
好奇怪!为什么结果会保持不变呢?我们干脆再设一个可以代表任何数(0除外)的数,比如X,也就是假设A和B之间总长为a千米,那么,
“甲车从A城市到B城市要行驶2小时”表明,甲车每小时走全程的a×1/2=a/2(km);
“乙车从B城市到A城市要行驶3小时”表明,乙车每小时走完全路程的a×1/3=a/3(km);
“两车同时从A城市和B城市出发,每小时走的时间”是,1/2+1/3=5/6(小时)
“两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,走完全程需要的时间”a÷(a/2+a/3)=1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
最关键的时刻到了:
我么会发现一个规律,我们不管设什么数,它运算到最后都会得到这样一个式子:
1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
这就解答了最初的问题——分率,它只表示与“整体”之间的关系,不管整体再怎么变化,这个关系是不变的,也就是每小时走全长的几分之几不变,所以,甲乙两车同时从A城市和B城市出发,相向而行,走完全程需要的时间不变,列综合算式是:
1÷(1/2+1/3)=6/5(小时)
这个时候我们才明白,不管设什么数,0除外的最简洁的数和运算就是“1”,从此,我们就叫这个总量为“单位‘1’”或“整体‘1’”,它不是设出来的,而是通过反复验证最终找到的最简洁的数字!它最有利于计算,同时也最能体现数学的简洁美,它和上边的其他素偶由运算相比都很美,而其它的因其复杂而显得丑陋!
结论:
“单位‘1’”或“整体‘1’”不是我们设来的,而是运算过程体现这类问题的本质。但从运算的角度看,在没有总量的前提下,我们先设“1”,这是探究、分析、综合之后得出的结论,我们不过是运用其结论而已,而不是非要设一个这么抽象的总量的“1”。
夜雨聆风