Сложение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
В учебниках часто объясняют сложение с помощью яблок и равенства 3 + 2 = 5[1]

Сложе́ние (часто обозначается символом плюса «+») — арифметическое действие. Результатом сложения чисел a и b является число, называемое суммой чисел a и b (слагаемых) и обозначаемое a+b[2]. Это одна из четырёх элементарных[en] математических операций арифметики, вместе с вычитанием, умножением и делением. Сложение двух натуральных чисел есть общая сумма этих величин. Например, комбинация из трёх и двух яблок (на рисунке) в сумме даёт 5 яблок. Это наблюдение эквивалентно алгебраическому выражению «3 + 2 = 5», то есть, «3 плюс 2 равно 5».

Помимо подсчёта фруктов, сложение можно представить, комбинируя другие физические объекты. Используя систематические обобщения, сложение можно определить для абстрактных величин, таких как целые числа, рациональные числа, вещественные числа и комплексные числа и для других абстрактных объектов, таких как векторы и матрицы.

В арифметике также разработаны специальные правила для сложения дробей и отрицательных чисел. В алгебре сложение изучается более абстрактно.

В общем виде сложение можно записать так: S(a, b)=c, где a \in A и b \in A. То есть каждой паре элементов (a,b) из множества A ставится в соответствие элемент c=a+b, называемый суммой a и b.
Сложение возможно только, если оба аргумента принадлежат одному множеству элементов (имеют одинаковый тип).

У сложения есть несколько важных свойств (например, для A — множества вещественных чисел) (см. Сумма):

Коммутативность: a+b=b+a,\quad\forall a, b \in\ A[см. «Коммутативность»]
Ассоциативность: (a+b)+c=a+(b+c),\quad\forall a, b, c \in\ A[см. «Ассоциативность»]
Дистрибутивность: x\cdot (a+b)=(x\cdot a)+(x\cdot b),\quad\forall a, b \in\ A.
Прибавление 0 (нулевого элемента) даёт число равное исходному: x+0=0+x=x,\quad\forall x\in A, \quad\exists 0\in A.

Сложение также подчиняется правилам, касающимся операций вычитания и умножения.

Сложение — одна из простейших задач с числами. Сложение очень маленьких чисел понятно даже детям; простейшая задача, 1 + 1, может быть решена пятимесячным ребёнком и даже некоторыми животными. В начальной школе учат считать в десятичной системе счисления, начиная со сложения простых чисел и постепенно переходя к более сложным задачам. Известны различные устройства для сложения: от древних абаков до современных компьютеров, задача реализации наиболее эффективного сложения для последних является актуальной по сей день.

Содержание

Формы записи и терминология[править | править вики-текст]

Символ плюса

Сложение записывается с использованием символа плюса «+» между слагаемыми; такая форма записи называется инфиксной нотацией. Результат записывается с использованием знака равенства. Например,

1 + 1 = 2 («один плюс один равно два»)
2 + 2 = 4 («два плюс два равно четыре»)
3 + 3 = 6 («три плюс три равно шесть»)
5 + 4 + 2 = 11 (см. «ассоциативность» ниже)
3 + 3 + 3 + 3 = 12 (см. «умножение» ниже)
Сложение в столбик:
5 + 12 = 17

В ряде ситуаций подразумевается сложение, но при этом символы сложения не используются:

  • Если имеется столбец чисел, последнее (нижнее) число в котором подчёркнуто, то обычно подразумевается, что все числа в этом столбце складываются, а полученная сумма записывается ниже подчеркнутого числа.
  • Если имеется запись, когда перед дробью стоит целое число, то эта запись означает сумму двух слагаемых — целого числа и дроби, которую называют смешанным числом[3]. Например,
    3½ = 3 + ½ = 3.5.
    Такая запись может вызвать путаницу, поскольку в большинстве других случаев, подобная запись означает умножение, а не сложение[4].

Сумма ряда связанных чисел может быть записана с использованием символа сигма[en], который позволяет компактно записать итерацию[en]. Например,

\sum_{k=1}^5 k^2 = 1^2 + 2^2 + 3^2 + 4^2 + 5^2 = 55.

Слагаемые — это числа или объекты, складываемые друг с другом[5].

Символ плюса «+» (Юникод:U+002B; ASCII: +) — упрощение латинского слова «et», означающего «и»[6]. Впервые этот символ встречается в книгах, начиная с 1489 г.[7]

Интерпретации[править | править вики-текст]

Сложение используется для моделирования бесчисленного множества физических процессов. Даже для простого сложения натуральных чисел существует много различных интерпретаций и ещё больше способов визуального представления.

Комбинирование наборов[править | править вики-текст]

AdditionShapes.svg

Возможно, самая фундаментальная интерпретация сложения — комбинирование наборов:

  • Если два или более не пересекающихся наборов объектов объединены в один набор, то число объектов в полученном наборе равно сумме числа объектов в исходных наборах.

Эту интерпретацию легко визуализировать, при этом опасность двусмысленности будет минимальной. Это также полезно в высшей математике; строгое определение суммирования дано ниже, см. Натуральные числа ниже. Однако не понятно, как с помощью этой интерпретации сложения объяснить сложение дробных или отрицательных чисел[8].

Одним из возможных решений будет обращение к набору объектов, которые могут быть легко разделены, например, пироги или ещё лучше — это стержни с сегментами[9]. Вместо комбинирования наборов сегментов, стержни могут быть присоединены друг к другу концами, что иллюстрирует другую концепцию сложения: складываются не стержни, складываются их длины.

Расширение длины[править | править вики-текст]

Визуализация суммы 2 + 4 = 6 на числовой прямой. Сдвиг на 2 и затем сдвиг на 4 — это то же самое, что и сдвиг на 6.
Еще один вариант визуализации суммы 2 + 4 = 6 на числовой прямой. Сдвиг на 4 — это то же самое, что и четыре сдвига по 1.

Вторая интерпретация сложения заключается в расширении начальной длины на величину добавляемой длины:

  • Когда начальная длина расширяется добавляемой длиной, то полученная длина равна сумме начальной длины и длины, которую к ней добавили[10].

Сумму a + b можно интерпретировать как бинарную операцию объединения a и b в алгебраическом смысле, также её можно интерпретировать как добавление b единиц к числу a. В последней интерпретации части суммы a + b играют асимметричные роли, и операция a + b рассматривается как применение к числу a унарной операции +b[11]. Унарный подход позволяет перейти к вычитанию, ведь каждая унарная операция сложения имеет обратную унарную операцию вычитания и наоборот.

Свойства[править | править вики-текст]

Коммутативность[править | править вики-текст]

Визуализация 4 + 2 = 2 + 4 при помощи блоков

Сложение коммутативно: можно изменять порядок слагаемых в сумме и результат от этого не изменится. В символьной записи: если a и b — какие-либо два числа, тогда

a + b = b + a.

То что сложение коммутативно, известно как «коммутативный закон сложения». Эта фраза означает, что есть и другие законы коммутативности: например, существует коммутативный закон умножения. Тем не менее, многие бинарные операции, такие как вычитание и деление, не коммутативны, поэтому было бы ошибочно говорить просто «коммутативный закон».

Ассоциативность[править | править вики-текст]

Визуализация 2+(1+3) = (2+1)+3 при помощи стержней с сегментами

Сложение ассоциативно: при сложении трёх или более чисел порядок не имеет значения.

Например, сумма a + b + c означает (a + b) + c или a + (b + c)? Свойство ассоциативности сложения говорит нам, что выбор одного из предложенных вариантов не имеет значения. Для любых чисел a, b, и c будет справедливо равенство (a + b) + c = a + (b + c). Например, (1 + 2) + 3 = 3 + 3 = 6 = 1 + 5 = 1 + (2 + 3).

Когда сложение используется вместе с другими операциями, порядок становится важен. В обычном порядке операций сложение имеет более низкий приоритет, чем возведение в степень, извлечение корня, умножение и деление, но имеет одинаковый приоритет с операцией вычитания[12].

Нейтральный элемент[править | править вики-текст]

Визуализация 5 + 0 = 5 при помощи сумок с точками

Если добавить ноль к любому числу, значение этого числа не изменится; ноль — это нейтральный элемент для операции сложения, также известный как аддитивная единица[en]. Символьная запись: для любого a,

a + 0 = 0 + a = a.

Этот закон был впервые описан в Исправленном трактате Брахмы[en], который был написан Брахмагуптой в 628 г. Он написал этот закон в виде трёх отдельных законов: для отрицательного, положительного и нулевого числа a, и для описания этих законов он использовал слова, а не алгебраические символы. Позже индийские математики[en] уточнили понятия; около 840 г., Махавира[en] написал, что «ноль становится таким же, как то, что добавляется к нему», что соответствовало записи 0 + a = a. В 12 веке Бхаскара II написал: «Если добавить ничего или вычесть ничего, то количество, положительное или отрицательное, остаётся таким же, как и было», что соответствует записи a + 0 = a[13].

Следующее число[править | править вики-текст]

Сложение единицы также играет особую роль для целых чисел: для любого целого числа a целое число (a + 1) — это наименьшее число, на единицу большее, чем a, также известное как следующее число[en] за числом a[14]. Например, 3 — это следующее число за числом 2 и 7 — это следующее число за числом 6. С учетом этого следования значение «a» + «b» можно рассматривать, как b-тое следующее за «а», таким образом, сложение можно определить как итеративное последовательное нахождение следующего числа. Например, 6 + 2 будет 8, поскольку 8 следует за 7, которое следует за 6, итак, 8 — это второе следующее за 6.

Единицы измерения[править | править вики-текст]

Чтобы складывать физические величины, их нужно выразить через общие единицы измерения[15]. Например, если сложить 50 миллилитров и 150 миллилитров, получится 200 миллилитров. Однако, если к 5 футам прибавить 2 дюйма, в сумме получится 62 дюйма, потому что 60 дюймов это то же самое, что и 5 футов. С другой стороны, обычно нет смысла складывать 3 метра и 4 квадратных метра, так как эти единицы измерения несравнимы; такие соображения являются ключевыми при анализе размерности.

Выполнение сложения[править | править вики-текст]

Врождённая способность[править | править вики-текст]

Исследования развития математических способностей, которые начались в 1980-х годах, рассматривали феномен привыкания: младенцы смотрят дольше на ситуации, которые являются для них неожиданными[16]. В эксперименте Карен Винн[en] 1992 года использовались куклы Микки Мауса, с которыми проводились различные манипуляции за ширмой. Этот эксперимент показал, что пятимесячные младенцы ожидают, что 1 + 1 это 2, и удивляются тому, когда оказывается, что 1 + 1 это 1 или 3. Позже этот результат был подтверждён в других лабораториях с использованием разных методов[17]. В другом эксперименте в 1992 году с малышами[en] постарше, в возрасте от 18 до 35 месяцев, использовалось развитие моторных функций детей, позволявшее им доставать шарики для пинг-понга из коробки; младшие ребята хорошо справлялись с небольшим числом шариков, более старшие научились считать сумму до 5[18].

Даже некоторые животные проявляют способность складывать, в особенности приматы. Эксперимент 1995 года был аналогичен эксперименту Винн 1992 года, но вместо кукол использовались баклажаны. Выяснилось, что макаки-резусы и эдиповы тамарины показывают схожие человеческим младенцам способности. Более того, один шимпанзе, после того, как его научили различать и понимать смысл арабских цифр от 0 до 4, смог считать сумму двух чисел без какой-либо подготовки[19]. Позже было выяснено, что азиатские слоны способны овладеть базовыми арифметическими операциями[20].

Овладение сложением детьми[править | править вики-текст]

Как правило, сначала дети учатся подсчёту[en]. Когда даётся задача, в которой требуется объединить два предмета и три предмета, маленькие дети обращаются к помощи конкретных предметов, например, счёт на пальцах или помощь рисунка. По мере приобретения опыта, они учат или открывают для себя стратегию «подсчета»: когда требуется найти, сколько будет два плюс три, дети перечисляют два числа, идущие после числа три, проговаривая: «три, четыре, пять» (обычно загибая пальцы), и, в итоге, получая пять. Эта стратегия кажется почти универсальной; дети могут легко перенять её у сверстников или учителей[21]. Многие дети сами доходят до этого. Накопив какой-то опыт, дети учатся складывать быстрее, используя коммутативность сложения, начиная перечислять числа от самого большого числа в сумме, как в описанном выше случае, начиная с трёх и перечисляя: «четыре, пять». В конце концов, дети начинают использовать какие-либо факты о сложении («примеры сложения наизусть[en]»), получая их либо опытным путём, либо запоминая их. Когда одни факты осядут в памяти, дети начинают выводить неизвестные факты из известных. Например, ребёнок, складывающий шесть и семь, может знать, что 6 + 6 = 12, и что поэтому 6 + 7 на один больше, то есть 13[22]. К такому способу вывода приходят довольно быстро и большинство учеников начальной школы полагаются на смесь всего того, что они запомнили и того, что они могут вывести, что в итоге позволяет им бегло складывать[23].

В разных странах к изучению целых чисел и арифметики приступают в разных возрастах, в основном сложению учат в учреждениях дошкольного образования[24]. При этом по всему миру к концу первого года начальной школы школьники обучаются сложению[25].

Таблица сложения[править | править вики-текст]

Детям часто показывают таблицу сложения пар чисел от 1 до 10 для лучшего запоминания. Зная эту таблицу, можно выполнить любое сложение.

Таблица сложения:

1+ 2+ 3+ 4+ 5+ 6+ 7+ 8+ 9+ 10+
1 + 0 = 1 2 + 0 = 2 3 + 0 = 3 4 + 0 = 4 5 + 0 = 5 6 + 0 = 6 7 + 0 = 7 8 + 0 = 8 9 + 0 = 9 10 + 0 = 10
1 + 1 = 2 2 + 1 = 3 3 + 1 = 4 4 + 1 = 5 5 + 1 = 6 6 + 1 = 7 7 + 1 = 8 8 + 1 = 9 9 + 1 = 10 10 + 1 = 11
1 + 2 = 3 2 + 2 = 4 3 + 2 = 5 4 + 2 = 6 5 + 2 = 7 6 + 2 = 8 7 + 2 = 9 8 + 2 = 10 9 + 2 = 11 10 + 2 = 12
1 + 3 = 4 2 + 3 = 5 3 + 3 = 6 4 + 3 = 7 5 + 3 = 8 6 + 3 = 9 7 + 3 = 10 8 + 3 = 11 9 + 3 = 12 10 + 3 = 13
1 + 4 = 5 2 + 4 = 6 3 + 4 = 7 4 + 4 = 8 5 + 4 = 9 6 + 4 = 10 7 + 4 = 11 8 + 4 = 12 9 + 4 = 13 10 + 4 = 14
1 + 5 = 6 2 + 5 = 7 3 + 5 = 8 4 + 5 = 9 5 + 5 = 10 6 + 5 = 11 7 + 5 = 12 8 + 5 = 13 9 + 5 = 14 10 + 5 = 15
1 + 6 = 7 2 + 6 = 8 3 + 6 = 9 4 + 6 = 10 5 + 6 = 11 6 + 6 = 12 7 + 6 = 13 8 + 6 = 14 9 + 6 = 15 10 + 6 = 16
1 + 7 = 8 2 + 7 = 9 3 + 7 = 10 4 + 7 = 11 5 + 7 = 12 6 + 7 = 13 7 + 7 = 14 8 + 7 = 15 9 + 7 = 16 10 + 7 = 17
1 + 8 = 9 2 + 8 = 10 3 + 8 = 11 4 + 8 = 12 5 + 8 = 13 6 + 8 = 14 7 + 8 = 15 8 + 8 = 16 9 + 8 = 17 10 + 8 = 18
1 + 9 = 10 2 + 9 = 11 3 + 9 = 12 4 + 9 = 13 5 + 9 = 14 6 + 9 = 15 7 + 9 = 16 8 + 9 = 17 9 + 9 = 18 10 + 9 = 19
1 + 10 = 11 2 + 10 = 12 3 + 10 = 13 4 + 10 = 14 5 + 10 = 15 6 + 10 = 16 7 + 10 = 17 8 + 10 = 18 9 + 10 = 19 10 + 10 = 20

Десятичная система[править | править вики-текст]

Для успешного сложения в десятичной системе нужно помнить или уметь быстро выводить 100 «фактов (примеров) сложения» для одноразрядных чисел. Кто-то может запомнить все эти факты, заучивая их, но стратегии изучения сложения путём использования шаблонов более информативны и для большинства людей более эффективны:[26]

  • Коммутативное свойство: использование шаблона a + b = b + a снижает количество «фактов о сложении», которых нужно запомнить, со 100 до 55.
  • На один или на два больше: прибавление 1 или 2 — это базовая задача, и решить её можно перечислением (подсчетом) или, в конце концов, полагаясь на интуицию[26].
  • Ноль: поскольку ноль является нейтральным элементом для операции сложения (аддитивной единицей), постольку прибавить ноль просто. Тем не менее во время изучения арифметики некоторым ученикам сложение представляется как процесс, во время которого слагаемые всегда увеличиваются; акцент на словесной формулировке[en] задачи может помочь понять «исключительность» нуля[26].
  • Удваивание: складывание числа с самим собой связано с задачей удвоенного (повторного) подсчёта и умножением. Факты о удваивании являются основой для многих связанных с ними фактов, и ученикам легко их относительно легко понять[26].
  • Почти-удваивание (Суммы, близкие к операции удваивания): сумма 6 + 7 = 13 может быть быстро выведена из факта об удваивании 6 + 6 = 12 и прибавления единицы, или из факта 7 + 7 = 14 и вычитания единицы[26].
  • Пять и десять: суммы вида 5 + x и 10 + x обычно запоминаются рано и могут быть использованы для выведения других фактов. Например, результат суммы 6 + 7 = 13 может быть выведен с использованием факта 5 + 7 = 12 добавлением к последнему единицы[26].
  • Получение десятки (достраивание до десяти): существует такая стратегия, в которой 10 используется в качестве промежуточного результата при наличии слагаемых 8 или 9; например, 8 + 6 = 8 + 2 + 4 = 10 + 4 = 14[26].

По мере взросления ученики запоминают всё больше фактов, и учатся быстро выводить из них другие факты. Многие ученики не запоминают все факты, но могут быстро вывести требуемый[23].

Перенос[править | править вики-текст]

В стандартном алгоритме сложения многоразрядных чисел цифры, из которых состоят записи складываемых чисел, располагаются одна под другой. Выполняют сложение цифр отдельно в каждом столбце, начиная с правого. Если сумма цифр в столбце превышает 10, лишняя цифра «переносится» в следующий столбец (левее). Например, в сумме 27 + 59

  ¹
  27
+ 59
————
  86

7 + 9 = 16 и цифра 1 переносится в следующий столбец. В альтернативном способе начинают сложение с наиболее значимой цифры слева; в этой стратегии перенос выполняется несколько грубее, но быстрее получается приблизительная сумма. Существует много других методов переноса.

Сложение десятичных дробей[править | править вики-текст]

Способ сложения десятичных дробей является простой модификацией сложения многоразрядных чисел, описанного выше[27]. При сложении столбиком дроби располагают таким образом, чтобы запятые находились точно друг под другом. При необходимости, можно добавлять нули справа и слева к более короткой дроби (см. замыкающий ноль[en] и ведущие нули), чтобы сделать её равной по длине более длинной дроби. Итак, сложение производится таким же образом, как и в описанном выше способе сложения многоразрядных чисел, только запятая располагается в ответе точно там же, где она располагалась у слагаемых.

Например, сумму 45.1 + 4.34 можно вычислить следующим образом:

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

Экспоненциальная запись[править | править вики-текст]

В экспоненциальной записи числа записываются в виде x=a\times10^{b}, где a — мантисса и 10^{b} — характеристика числа. Для сложения двух чисел, которые записаны в экспоненциальной форме, требуется, чтобы у них были одинаковые характеристики.

Например:

2.34\times10^{-5} + 5.67\times10^{-6} = 2.34\times10^{-5} + 0.567\times10^{-5} = 2.907\times10^{-5}

Сложение в других системах счисления[править | править вики-текст]

Сложение для чисел с другими основаниями очень похоже на сложение в десятичной системе. В качестве примера можно рассмотреть сложение в двоичной системе счисления[28]. Сложение двух одноразрядных двоичных чисел с использованием переноса является довольно простым:

0 + 0 → 0
0 + 1 → 1
1 + 0 → 1
1 + 1 → 0, переносится 1 (так как 1 + 1 = 2 = 0 + (1 × 21))

Сумма двух знаков «1» равна знаку «0», а 1 должна быть добавлена в следующий столбец. Эта ситуация аналогична тому, что происходит в десятичной системе при суммировании определённых однозначных чисел; если результат равен или превышает значение основания системы счисления (10), цифры слева увеличиваются:

5 + 5 → 0, перенос 1 (так как 5 + 5 = 10 = 0 + (1 × 101))
7 + 9 → 6, перенос 1 (так как 7 + 9 = 16 = 6 + (1 × 101))

Эта операция известна как «перенос»[29]. Когда результат сложения превосходит диапазон значений и разряда, нужно «перенести» избыток, делённый на основание системы (то есть на 10 в десятичной системе) влево, добавляя его к значению в следующем разряде. Это связано с тем, что значение в следующем разряде в N раз больше (в N-ой системе счисления), чем значение в текущем разряде. Перенос в двоичной системе счисления работает также, как и в десятичной системе:

  1 1 1 1 1    (перенос)
    0 1 1 0 1
+   1 0 1 1 1
—————————————
  1 0 0 1 0 0 = 36

В этом примере складываются два числа: 011012 (1310) и 101112 (2310). В верхней строке указано наличие переноса. Начинаем складывать с правого столбца: 1 + 1 = 102. Здесь 1 переносится влево, а 0 записывается в нижней строке. Теперь складываются числа во втором столбце справа: 1 + 0 + 1 = 102; 1 переносится, а 0 записывается в нижней строке. Третий столбец: 1 + 1 + 1 = 112. В этом случае 1 переносится в нижней строке. В итоге получаем 1001002 (или 36 в десятичной системе счисления).

Компьютеры[править | править вики-текст]

Сложение при помощи инвертирующего сумматора.

Аналоговые компьютеры работают напрямую с физическими величинами, поэтому их механизм сложения зависит от вида слагаемых. Механический сумматор может представлять два слагаемых в виде позиций скользящих блоков, в этом случае их можно складывать при помощи усредняющего рычага. Если слагаемые представлены в виде скоростей вращения двух валов, их можно сложить при помощи дифференциала. Гидравлический сумматор может складывать давления в двух камерах, используя второй закон Ньютона, чтобы уравновесить силы на сборку поршней. Наиболее типичный случай применения аналогового компьютера — это сложение двух напряжений (относительно заземления); это можно грубо реализовать при помощи схемы с резисторами, а в усовершенствованной версии используется операционный усилитель[30].

Операция сложения является базовой в в персональном компьютере. Производительность операции сложения и в особенности ограничения, связанные с механизмом переноса, влияют на общую производительность компьютера.

Часть разностной машины Чарльза Бэббиджа включает механизмы сложения и переноса

Абак, также называемый счётной доской — это вычислительный прибор который использовался за много веков до принятия современной системы счисления, и который всё ещё широко используется купцами, торговцами и клерками в Азии, Африке, и других континентах; предполагается, что абак создан не позднее 2700—2300 до н. э., тогда он использовался шумерами[31].

Блез Паскаль изобрел механический калькулятор в 1642[32][33]; это была первая операционная суммирующая машина. В этом калькуляторе механизм переноса осуществлялся благодаря гравитации. Это был единственный операционный калькулятор в 17 веке[34] и самый первый автоматический цифровой компьютер. Суммирующая машина Паскаля была ограничена своим механизмом переноса, который позволял крутить колёса только в одну сторону и, таким образом, складывать. Чтобы вычитать, пользователь должен был использовать второй набор цифр для представления результата и методы дополнения[en], которые включали в себя такое же количество шагов, как и сложение. Джованни Полени продолжил дело Паскаля, построив второй функциональный механический калькулятор в 1709 г. Циферблат этого калькулятора был из дерева, и однажды установленный он мог перемножать два числа между собой автоматически.

«Сумматор» логической схемы, который складывает два двоичных одноразрядных числа A и B, на вход подаётся перенос Cin, на выходе бит суммы S и значение переноса Cout.

Сумматоры выполняют целочисленное сложение в электронных цифровых вычислительных машинах, обычно используя бинарную арифметику. В простейшей структуре используется сумматор волнового переноса (выходной перенос предыдущего в цепочке сумматора является входным переносом для следующего сумматора), это позволяет выполнять сложение для многоразрядных чисел. Небольшое улучшение представлено в сумматоре с пропуском переноса[en], который действует похожим с человеческой интуицией образом; он не выполняет все переносы в сумме 999 + 1, он обходит группу девяток и перескакивает сразу к ответу[35].

На практике сложение можно выполнять через сложение по модулю два и операцию «И» в сочетании с другими битовыми операциями, как показано ниже. Обе эти операции просто реализовать в цепях сумматоров, которые, в свою очередь, могут объединяться в более сложные логические операции. В современных цифровых компьютерах сложение целых чисел является самой быстрой операцией, в то же время оно имеет огромное влияние на общую производительность компьютера, поскольку целочисленное сложение лежит в основе всех операций с плавающей запятой, а также в таких задачах как генерация адресов во время доступа к памяти и выборка команд во время определённого порядка их выполнения. Чтобы увеличить скорость, современные компьютеры вычисляют значения в разрядых параллельно; такие схемы называются выборка переноса, предвидение переноса[en] и псевдоперенос в сумматоре Линга[en]. В большинстве случаев реализация сложения на компьютере является гибридом последних трёх конструкций[36][37]. В отличие от сложения на бумаге, сложение на компьютере часто изменяет слагаемые. На древнем абаке и доске для сложения во время выполнения операции сложения оба слагаемых уничтожались, оставалась только сумма. Влияние абака на математическое мышление было настолько велико, что в ранних латинских текстах часто утверждалось, что в процессе сложения «числа с числом» оба числа исчезают[38]. Возвращаясь к современности, отметим, что инструкция ADD микропроцессора заменяет значение первого слагаемого суммой, второе слагаемое остаётся без изменений[39]. В высокоуровневом языке программирования оценивание a + b не изменяет ни a, ни b; если ставится задача записать сумму в a, то это должно быть явно указано, обычно с выражением a = a + b. В некоторых языках программирования, таких как C или C++ эта запись сокращается до a += b.

// Iterative Algorithm 
int add(int x, int y){
    int carry = 0;  
    while (y != 0){        
       carry = AND(x, y);   // Logical AND 
       x     = XOR(x, y);   // Logical XOR
       y     = carry << 1;  // left bitshift carry by one  
   } 
   return x;   
}
// Recursive Algorithm
int add(int x, int y){
   return x if (y == 0) else add(XOR(x, y) , AND(x, y) << 1); 
}

На компьютере, в случае если результат сложения слишком большой для хранения, происходит арифметическое переполнение, что приводит к неправильному ответу. Непредвиденное арифметическое переполнение является довольно распространённой причиной программных ошибок. Такие ошибки переполнения может быть трудно обнаружить и диагностировать, потому что они могут проявляться только при очень больших входных наборах данных, которые не часто используют в тестах[40]. Известной ошибкой такого рода была проблема 2000 года, где ошибка переполнения, связанная с использованием двухзначного формата для обозначения года, вызвала значительные проблемы в 2000 г.[41]

Сложение чисел[править | править вики-текст]

Для представления основных свойств сложения сначала нужно определиться с контекстом. Изначально сложение определено для натуральных чисел. В теории множеств сложение определяется для всё больших и больших множеств, включая натуральные числа: целые числа, рациональные числа, и вещественные числа[42]. (В математическом образовании[en][43] сложение положительных дробей проходят до сложения отрицательных чисел[44].)

Натуральные числа[править | править вики-текст]

Есть два популярных способа определения суммы двух натуральных чисел a и b. Если натуральные числа определяют через мощность множества с конечным числом элементов (мощность множества — это количество элементов в нём), тогда целесообразно дать следующее определение суммы:

  • Пусть N(S) — мощность множества S. Возьмём два не пересекающихся множества A и B, причём N(A) = a и N(B) = b. Тогда a + b можно определить как:  N(A \cup B)[45][46][47].

Здесь, (A \cup B) — это объединение множеств A и B. В альтернативной версии этого определения множества A и B перекрываются и тогда в качестве суммы берётся их дизъюнктное объединение, механизм, который позволяет отделять общие элементы, вследствие чего эти элементы учитываются дважды.

Другое известное определения рекурсивно:

  • Пусть n+ — следующее[en] за n натуральное число, например 0+=1, 1+=2. Пусть a + 0 = a. Тогда общая сумма определяется рекурсивно: a + (b+) = (a + b)+. Отсюда 1 + 1 = 1 + 0+ = (1 + 0)+ = 1+ = 2[48].

В литературе существуют различные варианты этого определения. В рекурсионной теореме на частично упорядоченном множестве N2 используется в точности определение, данное выше.[49]. С другой стороны, в некоторых источниках предпочитают использовать ограниченную Рекурсионную теорему, которая применяется только к множеству натуральных чисел. Одни предлагают временно «зафиксировать» a, применяя рекурсию на b, чтобы определить функцию "a + ", и вставлять эти унарные операции для всех a, чтобы сформировать полную бинарную операцию[50].

Это рекурсивное определение сложения было дано Дедекиндом ещё в 1854 году, и он расширил его в последующие десятилетия[51]. С помощью математической индукции Дедекинд доказал свойства ассоциативности и коммутативности..

Целые числа[править | править вики-текст]

Иллюстрация правил сложения положительных и отрицательных чисел.
Сложить (−2) и 1, используя только положительные числа: (2 − 4) + (3 − 2) = 5 − 6.

Простейшая концепция целого числа заключается в том, что целое число состоит из его абсолютной величины и знака[en] (как правило, число положительное или отрицательное). Целое число ноль — это особый случай: ноль не является ни положительным, ни отрицательным числом. Соответствующее определение сложения должно учитывать следующие случаи:

  • Пусть n — целое число и |n| - его абсолютное значение. Пусть a и b — целые числа. Если какое либо из чисел a или b равно нулю, то считаем такое число нейтральным элементом (аддитивной единицей). Если a и b оба положительные, тогда положим a + b = |a| + |b|. Если a и b оба отрицательные, тогда a + b = −(|a|+|b|). Если a и b имеют разные знаки, то a + b — это разность между |a| и |b|, и знак перед этой разностью ставится такой, какой стоял перед слагаемым с наибольших абсолютным значением[52][53]. Например, рассмотрим сумму: −6 + 4 = −2; так как у чисел −6 и 4 разные знаки, то их абсолютные значения вычитаются, и так как абсолютное значение отрицательного числа здесь больше абсолютного значения положительного, то ответ будет отрицательным.

Хотя это определение может быть полезным для конкретных задач, довольно трудно делать какие-то общие доказательства, так как надо рассматривать слишком много случаев.

Гораздо более удобной концепцией целых чисел является построение групп Гротендика. Главная идея заключается в том, что каждое целое число может быть представлено (не одним способом) как разность двух натуральных чисел, поэтому мы можем определить целое число, как разность двух натуральных чисел. Тогда сложение определяется следующим образом через вычитание:

  • Пусть имеются два целых числа ab и cd, где a, b, c и d — натуральные числа, тогда (ab) + (cd) = (a + c) − (b + d)[54].

Рациональные числа[править | править вики-текст]

Сумма рациональных чисел может быть вычислена с использованием наименьшего общего знаменателя[en], но вообще определение сложения рациональных чисел включает в себя только сложение и умножение целых чисел:

  • Положим \frac ab + \frac cd = \frac{ad+bc}{bd}.

Например, \frac 34 + \frac 18 = \frac{3 \times 8+4 \times 1}{4 \times 8} = \frac{24 + 4}{32} = \frac{28}{32} = \frac{7}{8}.

Сложение дробей с одинаковыми знаменателями гораздо проще; в этом случае можно просто сложить числители, оставив знаменатель без изменения: \frac ac + \frac bc = \frac{a + b}{c}, например \frac 14 + \frac 24 = \frac{1 + 2}{4} = \frac 34[55].

Коммутативность и ассоциативность сложения рациональных чисел является следствием законов целочисленной арифметики[56]. Более строгое и общее определение см. в статье поле дробей[en]*.

Вещественные числа[править | править вики-текст]

Сложение π2/6 и e с использованием дедекиндова сечения

Общим способом построения множества вещественных чисел является пополнение методом Дедекинда множества рациональных чисел. Вещественные числа определяются как Дедекиндово сечение рациональных чисел: непустое множество рациональных чисел ограниченное снизу, и не имеющее наибольшего элемента[en]. Сумма вещественных чисел a и b определяется поэлементно:

Это определение было впервые опубликовано в немного изменённом виде Рихардом Дедекиндом в 1872 году[58]. Свойства коммутативности и ассоциативности сложения вещественных чисел близки; определяя вещественное число 0 как часть множества отрицательных рациональных чисел, легко представить его, как аддитивную единицу. Наверное, самой сложной частью этой конструкции, относящейся к сложению, является определение обратного слагаемого[59].

Сложение π2/6 и e с использованием фундаментальной последовательности

К сожалению, умножение Дедекиндовых сечений — времязатратный процесс, аналогичный сложению целых чисел со знаками[60]. Другой подход заключается в метрическом пополнении действительных чисел. Действительные числа — это, по сути, предел последовательности Коши рациональных чисел, Lim an. Сложение осуществляется почленно:

  • Определим: \lim_na_n+\lim_nb_n = \lim_n(a_n+b_n)[61].

Это определение было впервые опубликовано Георгом Кантором в 1872 году, хотя его формализм был несколько другим[62]. Надо доказать, что эта операция строго определена последовательностью Коши (является фундаментальной последовательностью). Как только эта задача будет выполнена, все свойства сложения действительных чисел будут следовать непосредственно из свойств действительных чисел. Кроме того, другие арифметические операции, включая умножение, имеют простые, аналогичные определения[63].

Комплексные числа[править | править вики-текст]

Сложение двух комплексных чисел может быть представлено геометрически через построение параллелограмма.

Комплексные числа складываются друг с другом путём сложения действительных и мнимых частей[64][65]. Это значит, что:

(a+bi) + (c+di) = (a+c) + (b+d)i.\

Используя представление комплексных чисел как точек на комплексной плоскости, можно дать сложению комплексных чисел следующую геометрическую интерпретацию: суммой комплексных чисел A и B, представленных точками на комплексной плоскости, является точка X, полученная путём построения параллелограмма, три вершины которого находятся в точках O, A и B. Или, можно сказать, что X — это такая точка, что треугольники OAB и XBA конгруэнтны.

Обобщения[править | править вики-текст]

Существует много бинарных операций, которые можно рассматривать как обобщения операции сложения действительных чисел. Такие обобщённые операции являются основным предметом изучения общей алгебры, также они встречаются в теории множеств и теории категорий.

Сложение в абстрактной алгебре[править | править вики-текст]

Сложение векторов[править | править вики-текст]

Векторное пространство — это алгебраическая структура, в которой любые два вектора[en] можно складывать и любой вектор можно умножать на число. Простой пример векторного пространства - множество всех упорядоченных пар действительных чисел; упорядоченная пара (a,b) является вектором, исходящим из начала координат евклидовой плоскости в точку (a,b) на плоскости. Сумма двух векторов получается путём сложения их соответствующих координат:

(a,b) + (c,d) = (a+c,b+d).

Эта операция сложения является центральной в классической механике, в которой векторы рассматриваются как аналоги сил.

Сложение матриц[править | править вики-текст]

Сложение матриц определяется для двух матриц одинакового размера. Сумма двух матриц A и B размера m × n (произносится «m на n»), записывается как A + B и представляет собой матрицу размера m × n, полученную путём сложения соответствующих элементов[66][67]:

\begin{align}
\bold{A}+\bold{B} & = \begin{bmatrix}
 a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\
 a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\
 \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
 a_{m1} & a_{m2} & \cdots & a_{mn} \\
\end{bmatrix} +

\begin{bmatrix}
 b_{11} & b_{12} & \cdots & b_{1n} \\
 b_{21} & b_{22} & \cdots & b_{2n} \\
 \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
 b_{m1} & b_{m2} & \cdots & b_{mn} \\
\end{bmatrix} \\
& = \begin{bmatrix}
 a_{11} + b_{11} & a_{12} + b_{12} & \cdots & a_{1n} + b_{1n} \\
 a_{21} + b_{21} & a_{22} + b_{22} & \cdots & a_{2n} + b_{2n} \\
 \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
 a_{m1} + b_{m1} & a_{m2} + b_{m2} & \cdots & a_{mn} + b_{mn} \\
\end{bmatrix} \\

\end{align}\,\!

Например:


  \begin{bmatrix}
    1 & 3 \\
    1 & 0 \\
    1 & 2
  \end{bmatrix}
+
  \begin{bmatrix}
    0 & 0 \\
    7 & 5 \\
    2 & 1
  \end{bmatrix}
=
  \begin{bmatrix}
    1+0 & 3+0 \\
    1+7 & 0+5 \\
    1+2 & 2+1
  \end{bmatrix}
=
  \begin{bmatrix}
    1 & 3 \\
    8 & 5 \\
    3 & 3
  \end{bmatrix}

Арифметика остатков[править | править вики-текст]

Множество остатков от деления на 12 состоит из двенадцати элементов; это множество наследует операцию сложения целых чисел. Множество остатков по модулю 2 имеет только два элемента; наследуемая им операция сложения известна в логике высказываний как операция «исключающее или». В геометрии сумма двух угловых мер часто определяется как сумма вещественных чисел по модулю 2π. Такое определение соответствует операции сложения на окружности, которая, в свою очередь, обобщается до операции сложения на многомерном торе.

Общее сложение[править | править вики-текст]

В общей теории абстрактной алгебры операцией «сложения» может называться любая ассоциативная и коммутативная операция. Основные алгебраические системы с такими операциями сложения включают коммутативные моноиды и абелевы группы.

Сложение в теории множеств и теории категорий[править | править вики-текст]

Обобщением сложения натуральных чисел является сложение порядковых чисел и кардинальных чисел в теории множеств. Эти операции представляют собой два разных обобщения сложения натуральных чисел на трансфинитный случай[en]*. В отличие от большинства типов операции сложения, сложение порядковых чисел не коммутативно. Сложение кардинальных чисел, тем не менее, является коммутативной операцией, тесно связанной с операцией дизъюнктного объединения.

В теории категорий дизъюнктное объединение рассматривается как частный случай операции копроизведения, и общие копроизведения, возможно, являются самыми абстрактными из всех обобщений операции сложения. Некоторые копроизведения, такие как прямая сумма и клиновая сумма[en], названы так, чтобы указывать на их связь с операцией сложения.

Операции, связанные со сложением[править | править вики-текст]

Сложение, так же как и вычитание, умножение и деление, считается одной из основных операций и используется в элементарной арифметике.

Арифметика[править | править вики-текст]

Вычитание можно рассматривать как частный случай операции сложения, а именно, как прибавление противоположного числа. Вычитание само по себе является своего рода обратной операцией к сложению, то есть прибавление x и вычитание x являются взаимно обратными функциями.

На множестве чисел, на котором определена операция сложения, не всегда можно определить операцию вычитания; простым примером является множество натуральных чисел. С другой стороны, операция вычитания однозначно определяет операцию сложения и аддитивную единицу; по этой причине аддитивную группу можно определять как множество, замкнутое относительно операции вычитания[68].

Умножение можно понимать как повторённое несколько раз сложение[en]. Если терм x входит в сумму n раз, то эта сумма равна произведению n и x. Если n не является натуральным числом, произведение всё ещё может иметь смысл; например, умножение на -1 даёт противоположное число.

Круговая логарифмическая линейка

Cложение и умножение действительных или комплексных чисел можно взаимно заменять при помощи экспоненциальной функции:

ea + b = ea eb[69].

Это тождество позволяет умножать, используя таблицы[en] логарифмов и сложение вручную; оно также позволяет умножать с использованием логарифмической линейки. Эта формула является также хорошим приближением первого порядка в широком контексте групп Ли, где она связывает умножение бесконечно малых элементов группы Ли со сложением векторов в соответствующей алгебре Ли[70].

У умножения есть даже больше обобщений, чем у сложения[71]. Вообще говоря, операции умножения всегда дистрибутивны относительно сложения. Это требование закреплено в определении кольца. В некоторых случаях, таких как целые числа, дистрибутивности умножения относительно сложения и наличия мультипликативной единицы достаточно, чтобы однозначно определить операцию умножения. Свойство дистрибутивности также характеризует сложение; раскрывая скобки в произведении (1 + 1)(a + b) двумя способами, приходим к выводу, что сложение должно быть коммутативным. По этой причине сложение в кольце всегда коммутативно[72].

Деление — это арифметическая операция, отдалённо связанная со сложением. Поскольку a/b = a(b−1), деление является дистрибутивным справа относительно сложения: (a + b) / c = a / c + b / c[73]. Тем не менее, деление не является дистрибутивным слева относительно сложения; 1/ (2 + 2) не равняется 1/2 + 1/2.

Упорядочивание[править | править вики-текст]

График в логарифмическом масштабе по обеим осям[en] функций x + 1 и max (x, 1) для x от 0.001 до 1000[74]

Операция нахождения максимума «max (a, b)» — это бинарная операция похожая на сложение. На самом деле, если два неотрицательных числа a и b имеют различные порядки, то их сумма примерно равна их максимуму. Это приближение является чрезвычайно полезным в приложениях математики, например, при усечении ряда Тейлора. Тем не менее, эта операция приводит к постоянным трудностям в численном анализе, так как операция взятия максимума не является обратимой. Если b намного больше, чем a, то обычное вычисление (a + b) − b может привести к накоплению неприемлемой ошибки округления[en], возможно получение нулевого результата. См. также потеря значимости[en].

Это приближение становится точным при переходе к бесконечному пределу; если какое-либо из чисел a и b является кардинальным числом, то их кардинальная сумма в точности равна большему из двух[75]. Соответственно, операция вычитания не определена для множеств бесконечной мощности[76].

Нахождение максимума является коммутативной и ассоциативной операцией, как и сложение. Более того, поскольку сложение сохраняет упорядочение действительных чисел, сложение дистрибутивно по отношению к функции нахождения максимума таким же образом, как и умножение по отношению к сложению:

a + max (b, c) = max (a + b, a + c).

По этим причинам в тропической геометрии умножение заменяется на сложение, а сложение на нахождение максимума. В этом контексте сложение называют «тропическим умножением», нахождение максимума - «тропическим сложением», а тропическую «аддитивную единицу» — отрицательной бесконечностью[77]. Некоторые авторы предпочитают заменять сложение минимизацией; в этом случае аддитивной единицей является положительная бесконечность[78].

Объединяя эти наблюдения вместе, тропическое сложение приблизительно соответствует обычному сложению при помощи логарифма:

log (a + b) ≈ max (log a, log b),

что становится более точным при возрастании основания логарифма[79]. Приближение может стать точным, если выделить константу h, названную по аналогии с постоянной Планка в квантовой механике[80], и взять "классический предел"[en], при котором h стремится к нулю:

\max(a,b) = \lim_{h\to 0}h\log(e^{a/h}+e^{b/h}).

В этом смысле операция нахождения максимума является деквантизацией сложения[81].

Другие способы сложения[править | править вики-текст]

Инкременирование, или применение функции следования — это прибавление 1 к числу.

Суммирование — это сложение сколь угодно большого количества чисел, обычно больше, чем двух. Частными случаями этого понятия являются суммирование одного числа (результат такого суммирования равен самому числу), а также пустая сумма[en], равная нулю[82]. Бесконечное суммирование — нетривиальная процедура, известная как нахождение суммы ряда[83].

Суммирование единичной функции по конечному множеству даёт тот же результат, что и подсчёт[en]* числа элементов этого множества.

Интегрирование — это своего рода «суммирование» по континууму или, более точно и общо, по гладкому многообразию. Интегрирование по множеству нулевой размерности сводится к суммированию.

Линейные комбинации совмещают умножение и суммирование; это суммы, в которых каждый член имеет множитель, обычно действительное или комплексное число. Линейные комбинации особенно полезны в тех ситуациях, когда обычное сложение нарушило бы некоторое правило нормализации, как, например, при смешивании стратегий в теории игр или суперпозиции состояний в квантовой механике.

Свёртка используется для сложения двух независимых случайных величин, заданных функциями распределения. В стандартном определении свёртки используются интегрирование, вычитание и умножение. В целом, свёртку уместно рассматривать как «сложение на области определения», а векторное сложение — как «сложение на области значений».

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Эндертон, 1977, p. 138: «…выберите два набора K и L с мощностью K = 2 и мощностью L = 3. Наборы из пальцев удобны; в учебниках предпочитают использовать наборы из яблок.».
  2. Математический энциклопедический словарь, 1988, с. 546.
  3. Девайн и соавторы, 1991, с. 263.
  4. Мазур, 2014, с. 161.
  5. Словарь русского языка.
  6. Каджори, 1928.
  7. Оксфордский словарь английского языка, 2005.
  8. Виро, 2012, с. 5.
  9. Килпатрик, 2001: «Например, дюймы могут быть разделены на части, которые трудно отличить от целых дюймов, за исключением того, что они получаются более короткими; но деление на части будет болезненно для кошек, и это действие серьезно изменит их природу.».
  10. Мосли, 2001, с. 8.
  11. Ли Я., 2013, с. 204.
  12. Порядок выполнения операций, 2012.
  13. Каплан, 1999, pp. 69—71.
  14. Хемпел, 2000, с. 7.
  15. Фиерро, 2012, с. 87.
  16. Винн, 1998, с. 5.
  17. Винн, 1998, с. 15.
  18. Винн, 1998, с. 17.
  19. Винн, 1998, с. 19.
  20. У слонов достаточно ума, чтобы рисовать фигуры, 2008.
  21. Смит Ф., 2002, с. 130.
  22. Карпентер и др., 2014.
  23. 1 2 Генри Валери Д., 2008, pp. 153—183.
  24. Изучение математики в начальной школе в целых числах, 2014, pp. 1-8.
  25. Последовательность обучения, 2002, pp. 1-18.
  26. 1 2 3 4 5 6 7 Фоснот и Долк, 2001, с. 99.
  27. Вингард-Нельсон Р., 2014, с. 21.
  28. Дейл, 2008, с. 155.
  29. Ботман, 1837, с. 31.
  30. Трайт и Рождерс, 1960, pp. 41-49.
  31. Джорджс, 2001, с. 11.
  32. Маргун, 1994, с. 48.
  33. Танон, 1963, с. 62.
  34. См. конкурирующие конструкции в статье о суммирующей машине Паскаля
  35. Флинн и Оверман, 2001, pp. 2—8.
  36. Флинн и Оверман, 2001, pp. 1—9.
  37. Санг-Су Йо, 2010, с. 194.
  38. Карпински, 1925, pp. 102—103.
  39. Хоровец и Хилл, 2009, с. 679.
  40. Блотч, 2006, с. 1.
  41. Сборник рисков, 1987.
  42. Эндертон, 1977, pp. 4-5.
  43. Последовательность обучения, 2002, с. 4.
  44. Баез, 2000, с. 37: «Очевидно, что представить половину яблока легче, чем отрицательное яблоко!».
  45. Бегл, 1975, с. 49.
  46. Джонсон, 1975, с. 120.
  47. Девайн и соавторы, 1991, с. 75.
  48. Эндертон, 1977, с. 79.
  49. Бергман, 2015, p. 100: «См. в книге Бергмана версию, применимую к любому частично упорядоченному множеству с нисходящей цепочкой состояний[en].».
  50. Эндертон, 1977, p. 79: «Но нам нужна одна бинарная операция +, а не все эти маленькие одноместные функции.».
  51. Ферриус, 2013, с. 223.
  52. Смит К., 1980, с. 234.
  53. Спаркс, 1979, с. 66.
  54. Эндертон, 1977, с. 92.
  55. Ширлет, 2013, с. 43.
  56. Эндертон, 1977, с. 104.
  57. Эндертон, 1977, с. 114.
  58. Ферриус, 2013, с. 135.
  59. Эндертон, 1977, p. 117: «Интуитивный подход, заключающийся в том, чтобы инвертировать каждый элемент выборки и взять их дополнение, работает только для иррациональных чисел.».
  60. Шуберт, 1995, с. 255.
  61. Буррил, 1967, p. 138: «В учебниках обычно не слишком церемонятся с символом «lim»; более аккуратное и длинное изложение сложения с последовательностью Коши см. у Буррил на с. 138».
  62. Ферриус, 2013, с. 128.
  63. Буррил, 1967, с. 140.
  64. Конвей, 1986, с. 107.
  65. Джоши, 1989, с. 402.
  66. Липсхатз, 2001, с. 201.
  67. Рили, 2006, с. 253.
  68. Даммит и Фут, 1999, с. 48.
  69. Рудин, 1976, с. 178.
  70. Ли Ж., 2013, с. 526.
  71. Линдерхолм, 1972, p. 49.
  72. Даммит и Фут, 1999, с. 224: «Чтобы это выполнялось, необходимо, чтобы сложение было групповой операцией и существовал нейтральный элемент относительно умножения.».
  73. Лодей, 2002, p. 15: «Пример дистрибутивности слева и справа см. в статье Лодей, в особенности на c. 15».
  74. Виро, 2012, с. 2.
  75. Эндертон, 1977: «Эндертон называет это утверждение «Поглощающий закон арифметики кардинальных чисел»; оно зависит от сравнимости кардинальных чисел и, таким образом, от аксиомы выбора.».
  76. Эндертон, 1977, с. 164.
  77. Михалкин, 2009, с. 1.
  78. Акян и соавторы, 2006, с. 4.
  79. Михалкин, 2009, с. 2.
  80. Литвинов, 2005, с. 3.
  81. Виро, 2012, с. 4.
  82. Мартин, 2011, с. 49.
  83. Стеварт, 2010, с. 8.

Литература[править | править вики-текст]

  • Akian, Marianne; Bapat, Ravindra; Gaubert, Stephane. Минус-плюс методы в теории возмущений собственных значений и обобщённой теоремы Лидски-Вишика-Люстреника (англ.) = Min-plus methods in eigenvalue perturbation theory and generalised Lidskii-Vishik-Ljusternik theorem. — 2006. — arXiv:math.SP/0402090.
  • Rob Austein. Сборник рисков (англ.) = The Risks Digest : журнал. — Arpanet-BBoards archives, 1987. — Т. 4, вып. 45.
  • Baez, J.; Dolan, J. Бесконечная математика — 2001 год и далее. От конечных множеств до Фейнмановских диаграмм = Mathematics Unlimited — 2001 and Beyond. From Finite Sets to Feynman Diagrams. — Springer Berlin Heidelberg, 2000. — 1236 с. — ISBN 3-540-66913-2.
  • Baroody, Arthur; Tiilikainen, Sirpa. Развитие арифметических понятий и навыков = The Development of Arithmetic Concepts and Skills. — Routledge, 2013. — 520 с. — ISBN 0-8058-3155-X.
  • Begle, Edward. Математика в начальной школе = The Mathematics of the Elementary School. — McGraw-Hill, 1975. — 453 с. — ISBN 0-07-004325-6.
  • Bergman, George. Приглашение к общей алгебре и универсальным конструкциям = An Invitation to General Algebra and Universal Constructions. — 2-е изд. — Springer, 2015. — 572 с. — ISBN 0-9655211-4-1.* Joshua Bloch. Экстра, Экстра — Прочитать все про Это: Почти все бинарные поиски сломаны (англ.) = Extra, Extra - Read All About It: Nearly All Binary Searches and Mergesorts are Broken // Official Google Research Blog : журнал. — 2006.
  • Bogomolny, Alexander. Что такое сложение? (англ.) = What Is Addition?.
  • Bates Bothman. Общая школьная арифметика = The common school arithmetic. — Prentice-Hall, 1837. — 270 с.
  • Bunt, Lucas N. H.; Jones, Phillip S.; Bedient, Jack D. Исторические корни элементарной математики = The Historical roots of Elementary Mathematics. — Prentice-Hall, 2012. — 336 с. — ISBN 0-13-389015-5.
  • Burrill, Claude. Основы действительных чисел = Foundations of Real Numbers. — McGraw-Hill, 1967. — 163 с.
  • Beckmann, S. Изучение математики в начальной школе в целых числах (англ.) = The twenty-third ICMI study: primary mathematics study on whole numbers : журнал. — International Journal of STEM Education, 2014.
  • Van de Walle, John. Математика в начальной и средней школе: развивающее обучение = Elementary and Middle School Mathematics: Teaching Developmentally. — 5-е изд. — Pearson Education, 2015. — 576 с. — ISBN 0-205-38689-X.
  • Weaver, J. Fred. Сложение и вычитание: когнитивная точка зрения. Интерпретации числа операций и символических представлений сложения и вычитания = Addition and Subtraction: A Cognitive Perspective. Interpretations of Number Operations and Symbolic Representations of Addition and Subtraction. — Taylor & Francis, 2012. — С. 8. — ISBN 0-89859-171-6.
  • Williams, Michael. История вычислительной техники = A History of Computing Technology. — Prentice-Hall, 1985. — ISBN 0-13-389917-9.
  • Rebecca Wingard-Nelson. Десятичные и обыкновенные дроби: Это легко = Decimals and Fractions: It's Easy. — Enslow Publishers, 2014. — 64 с. — ISBN 0766042529.
  • Wynn, Karen. Развитие математических навыков = The Development of Mathematical Skills. — Taylor & Francis, 1998. — 338 с. — ISBN 0-86377-816-X.
  • Viro, Oleg; Cascuberta, Carles; Miró-Roig, Rosa Maria; Verdera, Joan; Xambó-Descamps, Sebastià, eds. Европейский конгресс математики: Барселона, Июль 10–14, 2000, Volume I = European Congress of Mathematics: Barcelona, July 10–14, 2000, Volume I. Dequantization of Real Algebraic Geometry on Logarithmic Paper. — Birkhäuser, 2012. — Т. 1. — 582 с. — ISBN 3-7643-6417-3.
  • Henry, Valerie J.; Brown, Richard S. Изучение основных фактов первоклассниками = First-grade basic facts: An investigation into teaching and learning of an accelerated, high-demand memorization standard. — Heinemann, 2008.
  • Dummit, D.; Foote, R. Абстрактная алгебра = Abstract Algebra. — Wiley, 1999. — 912 с.
  • Davison, David M.; Landau, Marsha S.; McCracken, Leah; Thompson, Linda. Математика: Исследования и приложения = Mathematics: Explorations & Applications. — Prentice Hall. — ISBN 0-13-435817-1.
  • Dale R. Patrick, Stephen W. Fardo, Vigyan Chandra. Основы Электронных Цифровых Систем = Electronic Digital System Fundamentals. — The Fairmont Press, 2008. — 340 с.
  • Department of the Army (1961) Army Technical Manual TM 11-684. Принципы и Применения Математики для Межприборных соединений = Principles and Applications of Mathematics for Communications-electronics. — Headquarters, Department of the Army, 1992. — С. раздел 5.1. — 268 с.
  • Devine, D.; Olson, J.; Olson, M. Элементарная математика для учителей = Elementary Mathematics for Teachers. — Wiley, 1991.
  • Jackson, Albert. Аналоговые вычисления = Analog Computation. — McGraw-Hill, 1960.
  • Johnson, Paul. От палок и камней: личные приключения в математике = From Sticks and Stones: Personal Adventures in Mathematics. — Science Research Associates, 1975. — 552 с. — ISBN 0-574-19115-1.
  • Ifrah, Georges. Всеобщая история вычислительной техники: от абака до компьютера = The universal history of computing: from the abacus to the quantum computer. — John Wiley, 2001. — 410 с.
  • Joshi, Kapil D. Основы дискретной математики = Foundations of Discrete Mathematics. — New Age International, 1989. — 748 с. — ISBN 978-0-470-21152-6.
  • Dunham, William. Математическая Вселенная = The Mathematical Universe. — Wiley & Sons, 1994. — 314 с. — ISBN 0-471-53656-3.
  • Kaplan, Robert. Что такое ничего: Естественная историю нуля = The Nothing That Is: A Natural History of Zero. — Oxford University Press, 1999. — 240 с. — ISBN 0-19-512842-7.
  • Florian Cajori. История математических знаков = A History of Mathematical Notations. — The Open Court Company, 1928. — 818 с.
  • Carpenter, Thomas; Fennema, Elizabeth; Franke, Megan Loef; Levi, Linda; Empson, Susan. Детская игровая математика = Children's Mathematics: Cognitively Guided Instruction. — Heinemann, 2014. — 218 с. — ISBN 0325052875.
  • Karpinski, Louis. История арифметики = The history of arithmetic. — Russell & Russell, 1925. — 200 с.
  • Килпатрик Д. Сложение: помощь детям в изучении математики = Adding It Up: Helping Children Learn Mathematics. — National Academy Press, 2001. — 454 с. — ISBN 0-309-06995-5.
  • Conway, John B. Функция одной комплексной переменной = Functions of One Complex Variable I. — Springer Science, 1986. — 322 с. — ISBN 0-387-90328-3.
  • Lee, John. Введение в гладкие многообразия = Introduction to Smooth Manifolds. — Springer, 2013. — 631 с. — ISBN 0-387-95448-1.
  • Li, Y., & Lappan, G. Математический курс обучения в школьном образовании = Mathematics Curriculum in School Education. — Springer, 2013. — 663 с. — ISBN 9400775601.
  • Linderholm, Carl. Математика затрудняет = Mathematics Made Difficult. — World Pub, 1972. — 207 с. — ISBN 0-7234-0415-1.
  • Lipschutz, S., & Lipson, M. Схема Шаумся теории и проблем линейной алгебры = Schaum's Outline of Theory and Problems of Linear Algebra. — Erlangga, 2001. — 424 с. — ISBN 9797815714.
  • Litvinov, Grigory; Maslov, Victor; Sobolevskii, Andreii. Иденпотентная математика и интервальный анализ = Idempotent mathematics and interval analysis. — American Mathematical Soc, 2005. — 370 с. — ISBN 0821835386.
  • Jean-Louis Loday. Аритметр (англ.) = Arithmetree // Journal of Algebra : журнал. — 2002. — 22 декабрь (№ 258). — DOI:10.1016/S0021-8693(02)00510-0. — arXiv:math/0112034.
  • Mazur, Joseph. Поучительные символы: Краткая История Математических Обозначений и их Скрытых Сил = Enlightening Symbols: A Short History of Mathematical Notation and Its Hidden Powers. — Princeton University Press, 2014. — 321 с. — ISBN 1400850118.
  • Williams, Michael. История вычислительной техники = A History of Computing Technology. — 2. — IEEE Computer Society Press, 1997. — 426 с. — ISBN 0-13-389917-9.
  • Marguin, Jean. История устройства вычислительных машин = Histoire des Instruments et Machines à Calculer, Trois Siècles de Mécanique Pensante 1642-1942. — Hermann., 1994. — 206 с. — ISBN 978-2-7056-6166-3.
  • Mikhalkin, Grigory; Sanz-Solé, Marta, ed. Тропическая геометрия и её приложения = Tropical Geometry and its Applications. — 2-е изд. — Мадрин, Испания: Springer Science & Business Media, 2009. — 104 с. — ISBN 978-3-03719-022-7.
  • Martin, John. Введение в языки и теорию вычислений = Introduction to Languages and the Theory of Computation. — 3. — McGraw-Hill, 2011. — 436 с. — ISBN 0-07-232200-4.
  • Mosley, F. Использование цифровых линий с 5-8 летними детьми = Using Number Lines with 5-8 Year Olds. — Nelson Thornes, 2001. — 8 с. — ISBN 1874099952.
  • Оксфордский словарь английского языка = Oxford English Dictionary. — Oxford University Press, 2005.
  • Порядок выполнения операций (англ.) = Order of Operations Lessons // Algebrahelp : журнал. — 2012.
  • Прохоров Ю.В. Математический энциклопедический словарь. — Советская энциклопедия, 1988. — 847 с.
  • James Randerson. У слонов достаточно ума, чтобы рисовать фигуры (англ.) = Elephants have a head for figures : журнал. — Theguardian, 2008. — 21 Август.
  • Riley, K.F.; Hobson, M.P.; Bence, S.J. Математические методы в физике и инженерии: полное руководство = Mathematical Methods for Physics and Engineering: A Comprehensive Guide. — Cambridge University Press, 2006. — 437 с. — ISBN 978-0-521-86153-3.
  • Rudin, Walter. Основы математического анализа = Principles of Mathematical Analysis. — 3. — McGraw-Hill, 1976. — 342 с. — ISBN 0-07-054235-X.
  • Yeo, Sang-Soo, et al., eds. Алгоритмы и архитектуры для параллельной обработки = Algorithms and Architectures for Parallel Processing. — Springer, 2010. — 574 с. — ISBN 3642131182.
  • Словарь русского языка в 4-х томах (рус.). — Фундаментальная электронная библиотека «Русская литература и фольклор». Архивировано из первоисточника 27 апреля 2012.  (Проверено 16 января 2016)
  • Smith, Karl. Природа современной математики = The Nature of Modern Mathematics. — 3-е изд. — Brooks/Cole Pub. Co., 1980. — 620 с. — ISBN 0-8185-0352-1.
  • Smith, Frank. Стеклянная стена: почему математика может показаться трудной = The Glass Wall: Why Mathematics Can Seem Difficult. — Teachers College Press, 2002. — 163 с. — ISBN 0-8077-4242-2.
  • Sparks, F.; Rees C. Исследование основной математики = A Survey of Basic Mathematics. — 4. — McGraw-Hill, 1979. — 543 с. — ISBN 0-07-059902-5.
  • Stewart, James. Исчисление: раннее трансцендирование = Calculus: Early Transcendentals. — 4. — Brooks/Cole, 2010. — 1344 с. — ISBN 0-534-36298-2.
  • Taton, René. Расчётная механика. Что я знаю? = Le Calcul Mécanique. Que Sais-Je ? n° 367. — Presses universitaires de France, 1963.
  • Truitt, T.; Rogers, A. Основы аналоговых компьютеров = Basics of Analog Computers. — John F. Rider, 1960. — 378 с.
  • Ferreirós, José. Лабиринты мысли: История теории множеств и её роль в современной математике = Labyrinth of Thought: A History of Set Theory and Its Role in Modern Mathematics. — Birkhäuser, 2013. — 440 с. — ISBN 0-8176-5749-5.
  • R. Fierro. Математика для учителей начальной школы = Mathematics for Elementary School Teachers. — Cengage Learning, 2012. — 976 с. — ISBN 0538493631.
  • Flynn, M.; Oberman, S. Передовые компьютерные арифметические конструкции = Advanced Computer Arithmetic Design. — Wiley, 2001. — 325 с. — ISBN 0-471-41209-0.
  • Fosnot, Catherine T.; Dolk, Maarten. Молодые математики за работой: Конструирование чувства числа, сложения и вычитания = Young Mathematicians at Work: Constructing Number Sense, Addition, and Subtraction. — Heinemann, 2001. — 193 с. — ISBN 0-325-00353-X.
  • Hempel, C. G. Философия Карла Г. Хемптела: исследования в области науки, объяснения и рациональность. = The philosophy of Carl G. Hempel: studies in science, explanation, and rationality. — Oxford University Press, 2000. — 464 с. — ISBN 0195343875.
  • Horowitz, P.; Hill, W. Искусство схемотехники = The Art of Electronics. — 2. — Бином, 2009. — 704 с. — ISBN 0-521-37095-7.
  • Schwartzman, Steven. Математические слова: Краткий Этимологический словарь математических терминов, используемых в английском языке = The Words of Mathematics: An Etymological Dictionary of Mathematical Terms Used in English. — MAA, 1994. — 261 с. — ISBN 0-88385-511-9.
  • Schmidt, W., Houang, R., & Cogan, L. Последовательность обучения (англ.) = A coherent curriculum : журнал. — American educator, 2002.
  • Schyrlet Cameron, Carolyn Craig. Сложение и вычитание дробей в возрасте 5 — 8 лет = Adding and Subtracting Fractions, Grades 5 - 8. — Carson-Dellosa, 2013. — 64 с. — ISBN 162223006X.
  • Schubert, E. Thomas; Phillip J. Windley; James Alves-Foss. Доказательство теорем логики более высоких порядков и их применение: труды 8-го международного фестиваля = Higher Order Logic Theorem Proving and Its Applications: Proceedings of the 8th International Workshop. — Springer, 1995. — 400 с.
  • Enderton, Herbert. Элементы теории множеств = Elements of Set Theory. — Gulf Professional Publishing, 1977. — 279 с. — ISBN 0-12-238440-7.

Ссылки[править | править вики-текст]