内容正文:
第二章 有理数 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 正数与负数
1.1 正数和负数的定义
像 ,,, 这样的数是正数;像 ,,, 这样的数是负数。
0 既不是正数,也不是负数。
示例:,,, 是正数;,,, 是负数。
注意:“+”读作“正”,正号通常省略不写;“-”读作“负”。如“”读作“正三分之二”,“”读作“负八十点九七”。
1.2 整数与分数
正数中,像 , 这样的数称为正整数;负数中,像 , 这样的数称为负整数;正整数、零、负整数统称为整数。正整数和零就是我们熟悉的自然数。
, 都是分数,其中 是正分数, 是负分数。小学里,我们已经知道有限小数与循环小数可以写成分数的形式,如 ,,所以,有限小数与循环小数都可以看作分数。
1.3 有理数的概念与分类
整数和分数统称为有理数。
有理数也可以分为正有理数、零和负有理数。正有理数和零属于非负数。
示例:,,, 是正有理数;,, 是负有理数;,,,, 是非负有理数。
2. 数轴
2.1 数轴的概念
画一条水平直线,并在这条直线上取一点表示 ,我们把这个点称为原点;规定直线上从原点向右的方向为正方向(画箭头表示),向左的方向为负方向;取适当长度为单位长度,在直线上,从原点向右每隔一个单位长度取一点,依次表示 ,,,……;从原点向左每隔一个单位长度取一点,依次表示 ,,,……。
像这样规定了原点、正方向和单位长度的直线叫作数轴。
图1:数轴
2.2 用数轴上的点表示有理数
有理数都可以用数轴上的点表示。
示例: 用原点右边到原点的距离是 个单位长度的点表示, 用原点左边到原点的距离是 个单位长度的点表示。
2.3 利用数轴比较有理数的大小
在数轴上表示的两个数,右边的数比左边的数大。
特别地,在数轴上表示负数的点在原点左边,表示正数的点在原点右边,所以:正数都大于 0,负数都小于 0,正数大于负数。
示例:比较 和 :因为表示 的点在表示 的点的右边,所以 。
2.4 有理数大小关系的性质
对于有理数 ,,下列三种关系有且只有一种成立:,,。
有理数的大小关系仍具有传递性:对于有理数 ,,,如果 ,且 ,那么 ;如果 ,且 ,那么 。
3. 绝对值与相反数
3.1 绝对值的概念
数轴上表示一个数的点到原点的距离叫作这个数的绝对值。数 的绝对值记为 ,读作“ 的绝对值”。
任意一个数的绝对值都是非负数。
示例: 的绝对值是 ,即 ; 的绝对值是 ,即 ; 的绝对值是 ,即 。
3.2 相反数的概念
像 与 , 与 , 与 这样,只有符号不同的两个数称为互为相反数。例如, 与 互为相反数,也可以说 是 的相反数, 是 的相反数。
0 的相反数是 0。
3.3 相反数的性质
因为互为相反数的两个数只相差一个负号,所以这两个数在数轴上的对应点到原点的距离相等。由此得到:互为相反数的两个数绝对值相等,也可以表示为 。
对于任意的数 都有 ,也就是说,一个数的相反数的相反数就是这个数本身。
示例:;。
3.4 绝对值的性质
正数的绝对值是它本身;负数的绝对值是它的相反数;0 的绝对值是 0。
也可以表示为:
的取值
的值
3.5 利用绝对值比较有理数的大小
两个正数,绝对值大的正数大;两个负数,绝对值大的负数小。
也可以表示为:
条件
结论
,,且
,,且
示例:因为 ,,且 ,所以 。
4. 有理数的加法与减法
4.1 有理数的加法法则
同号两数相加,取相同的符号,并把绝对值相加。异号两数相加,绝对值相等时,和为 0;绝对值不等时,取绝对值较大的加数的符号,并用较大的绝对值减去较小的绝对值。一个数与 0 相加,仍得这个数。
示例:;;;;。
4.2 有理数加法运算律
小学里学过的加法交换律、结合律,在有理数范围内仍然适用。
交换律:;结合律:。
示例:。
4.3 互为相反数的两个数的和
根据有理数加法法则,互为相反数的两个数的和为 。反过来,如果 ,那么 , 互为相反数。
4.4 有理数的减法法则
减去一个数,等于加上这个数的相反数。也可以表示为:。
示例:;。
4.5 有理数的加减混合运算
根据有理数减法法则,有理数的加减混合运算可以统一为加法运算。
示例:。
5. 有理数的乘法与除法
5.1 有理数的乘法法则
两数相乘,同号得正,异号得负,并把绝对值相乘。0 与任何数相乘都得 0。
示例:;;。
5.2 有理数乘法运算律
小学里学过的乘法交换律、乘法结合律、乘法分配律,在有理数范围内仍然都适用。
交换律:;结合律:;分配律:。
示例:。
5.3 倒数
一般地,如果 ,那么 和 互为倒数关系,其中一个数叫作另一个数的倒数。例如, 与 , 与 , 与 都互为倒数。
示例: 的倒数是 ; 的倒数是 。
5.4 有理数的除法法则
除以一个不等于 0 的数,等于乘这个数的倒数。也可以表示为:()。
因为有理数的除法可以转化为乘法,所以有理数的除法也有下列法则:两个不等于 0 的数相除,同号得正,异号得负,并把绝对值相除。0 除以任何一个不等于 0 的数,都得 0。
按照小学里的习惯,两个数相除可以写成分数的形式,即 ()。
示例:;。
6. 有理数的乘方
6.1 乘方的概念
个相同因数的积 可以表示为 (),读作“ 的 次方”。
求相同因数的积的运算叫作乘方,相同因数叫作底数,相同因数的个数叫作指数,乘方运算的结果叫作幂。乘方运算本质上是乘法运算,它是同一个因数连乘的简便形式。
示例: 读作“2 的 6 次方”, 是底数, 是指数。
6.2 幂的符号规律
正数的任何次幂都是正数;负数的奇数次幂是负数,负数的偶数次幂是正数。
特别地,一个数的二次方,也称为这个数的平方,任意一个数的平方都是非负数;一个数的三次方,也称为这个数的立方,正数的立方是正数,负数的立方是负数。
示例:;。
6.3 科学记数法
一般地,一个绝对值大于 10 的数可以写成 的形式,其中 , 是正整数。这种记数法称为科学记数法。当 时,可简写成 。
示例:;。
7. 有理数的混合运算
7.1 有理数的混合运算顺序
进行有理数的混合运算,按以下顺序:先乘方,后乘除,再加减,如果有括号,先进行括号内的运算。
示例:。
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 绝对值方程的解
若 ,则当 时, 或 ,即 ;当 时,;当 时,方程无解。
1.2 多重符号的化简
一个数前面连续带多个“+”“-”号时,负号个数为偶数,化简结果为正;负号个数为奇数,化简结果为负。如 ,。
1.3 数轴上两点间的距离与中点
数轴上点 、 表示的数分别为 、(),则 、 两点间的距离为 ,表示 、 中点位置的数为 。
1.4 几个非零有理数相乘的符号
几个非零有理数相乘,积的符号由负因数的个数决定:负因数个数为偶数,积为正;负因数个数为奇数,积为负。
【使用提醒】若因数中含有 ,积为 ,不必再讨论符号。
1.5 等于本身的数
相反数等于本身的数是 ;绝对值等于本身的数是非负数;倒数等于本身的数是 和 ;平方等于本身的数是 和 。
1.6 的幂与正负号
:当 为偶数时等于 ,当 为奇数时等于 ; 的偶次幂等于 的偶次幂, 的奇次幂等于 的奇次幂的相反数。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 有理数加减混合运算的步骤
先利用减法法则把减法统一成加法,写成省略加号的代数和形式,再运用加法运算律(凑整、同号先加)计算。如 。
2.2 有理数乘除运算的步骤
先确定符号(同号得正、异号得负,负因数个数定积的符号),再把绝对值相乘;除法先化为乘倒数。如 。
2.3 有理数混合运算的步骤
先算乘方,再算乘除,后算加减;有括号先算括号内的,同级运算按从左到右的顺序进行。如 。
2.4 比较有理数大小的两种方法
正数、、负数之间直接用“正数大于 , 大于负数”判断;两个负数比较大小时,先比较绝对值,绝对值大的反而小。如比较 与 :,故 。
2.5 化简含绝对值符号的式子
先判断绝对值号内式子的正负(或对字母分情况讨论),再按“正数的绝对值是它本身,负数的绝对值是它的相反数”去掉绝对值号。如当 时,; 需再讨论 的正负。
3. 大小比较 / 化简 / 运算小技巧
技巧
要点
示例
凑整相加
互为相反数的两个数先相加得 ;同号的数先相加
同分母先算
分数加减混合运算时,同分母的先合并
分配律逆用
形如 逆用分配律提取公因数
负因数个数定符号
多个数相乘,负因数个数为偶积正、为奇积负
0 的特殊性
除以任何非零数得 ; 不能作除数
4. 常见考试模型
4.1 相反意义的量与基准模型
公式:设基准量为 , 个量偏离基准的偏差之和为 (超出记正、不足记负),则这 个量的总量为 。
限定:偏差带“+”表示超出、“-”表示不足,不足基准用负数表示。
示例:如每筐以 为标准,5 筐偏差为 ,,,,,则总质量为 。
4.2 温差、时差与海拔差模型
公式:温差 最高气温 最低气温;时差 当地时间 标准地时间;两地海拔差 较高海拔 较低海拔,都可化为有理数减法计算。
限定:“上升、超出、向东”记为正,“下降、不足、向西”记为负,再列式计算。
示例:如最高气温 、最低气温 ,日温差为 。
三、章节高频易错点 + 错解 / 正解对比
易错点 1:混淆“非负数”与“正数”,漏掉 0
典例:下列各数中,哪些是非负数?,,,。
错解:非负数就是正数,所以只有 是非负数。
正解:非负数是指正数和 ,所以 和 都是非负数。
原因:概念理解错误。教材明确定义“正有理数和零属于非负数”,即“非负”就是“不是负数”,既包含正数也包含 。学生把“非负”机械等同于“正”,漏掉了 ;同理“非正数”是“不是正数”,包含 和一切负数。突破关键是记住 既不是正数也不是负数,因此 既属于非负数、也属于非正数。
易错点 2:两个负数比较大小,绝对值大的反而小
典例:比较大小: (填“>”或“<”)。
错解:因为 ,所以 。
正解:因为 ,,且 ,两个负数比较大小,绝对值大的反而小,所以 。
原因:思维迁移错误。学生在小学里比较正数大小形成“数大则大”的直觉,把它直接搬到负数上,或把“绝对值大”误当成“数大”。两个负数在数轴上越靠左(离原点越远)反而越小,应牢记“两个负数,绝对值大的负数小”。
易错点 3:绝对值化简不分类讨论,误认为 恒成立
典例:当 时,化简 。
错解:。
正解:因为 ,所以 。例如 时,。
原因:概念与符号处理错误。绝对值的意义是“到原点的距离”,结果一定是非负数;学生看到 里是字母,误以为去掉绝对值号后仍是 本身,忽略了 为负时其相反数才是非负数。要依据“正数的绝对值是它本身、负数的绝对值是它的相反数、 的绝对值是 ”分类处理,并用具体负数代入检验。
易错点 4:乘方中底数不清, 与 混淆
典例:计算:。
错解:。
正解: 表示 的相反数,即 ; 才表示 。
原因:概念理解错误。学生把 误读成“负 2 的平方”,没有分清底数: 的底数是 (先算 ,再取相反数),而 的底数是 。关键看负号是否在括号内——括号内的负号属于底数,括号外的是取相反数。类似地 ,,二者底数不同,务必逐题判断。
易错点 5:减法、除法中负数符号处理错误
典例:计算:。
错解:。
正解:减去一个数等于加上这个数的相反数,。
原因:符号遗漏。学生受小学“减去正数”影响,看到减号就直接做减法,忽略了被减数 前面的负号;正确做法是先把减法转化为加法(),再按加法法则计算。类似地,,除号变乘号时要同时取除数倒数、符号一并处理。
易错点 6:科学记数法中 的范围与指数 确定错误
典例:用科学记数法表示 。
错解:。
正解:。
原因:概念理解错误。科学记数法要求写成 的形式,其中 , 的整数部分只能是一位非零数字,因此不能写成 ; 等于原数的整数位数减 (本题 位减 得 )。学生常在“ 是否规范”和“ 取位数还是位数减 ”上出错。
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