运算顺序

每隔几个月就会在网上吵一次的式子:2 + 3 × 4。一半评论说 20,一半说 14,而说 14 的那一半是对的 —— 不是因为哪个委员会投过票,而是因为 3 × 4 从来就不是两个数,它是一整包。

这一页先把规则拆成三步,再讲它为什么存在,最后说清几乎所有错答案都出自的两个坑。

规则,三步

  1. 先括号。括号里的东西,要先算完才能跟外面打交道。
  2. 再乘除,从左往右。一层,一遍扫过去。(像 这样的乘方在这一层的正上方:先平方,再乘。)
  3. 最后加减,从左往右。同样是一层,一遍扫过去。

规则就这么多。课本上的“先括号,再乘除,后加减”,和英语世界的 PEMDAS、BODMAS,都是同一张单子换了顶帽子。

这个顺序为什么存在

乘法是压缩过的加法:3 × 4 的意思就是 4 + 4 + 4。所以 2 + 3 × 4 其实是 2 + (4 + 4 + 4) —— 一个 2,加上“三个 4”那么一包。这一包在句子写下来之前就已经成包了,× 号只是把它继续包着。在加 2 之前先拆包,不是对某条约定客气,而是照着写出来的意思去读。

括号是为相反的时刻准备的:当你让加法先发生时,就把它说出口。(2 + 3) × 4 = 5 × 4 = 20。同样三个数,不同的句子。

例题,一层一层来

第二层压过第三层:先乘后加

2 + 3 × 4 → 2 + 12 → 14

5 × 2 + 3 × 4 → 10 + 12 → 22 —— 两个包都先拆开,然后才加。

括号改写句子

(2 + 3) × 4 → 5 × 4 → 20

18 − (4 + 6) → 18 − 10 → 8

四则一起上

按层走:先括号,再乘除,最后加减。

7 + 2 × 6 − 5 → 7 + 12 − 5 → 19 − 5 → 14

带乘方的

3² + 4 × 5 → 9 + 20 → 29 —— 平方最先拆开(它是再压缩了一层的乘法,所以住在更上面一层),然后是 ×,最后才是 +。

两个值得点名的坑

为什么是从左往右?因为 − 和 ÷ 不对称:8 − 2 不是 2 − 8。约定挑定一个阅读方向,同一行式子对所有人才是同一个意思。只有加法和乘法的话,根本不需要这条规则 —— 换顺序它们也不变。这也解释了为什么这个坑只在减法和除法出现时才咬人。

在应用里系统地学

Math Challenge 把它拆成一条正经的课程阶梯,一课一个想法,每课都有图和随手试的题:

三课都在应用“学习”标签页的基础运算里。

在游戏里练

运算顺序这个专题练的正是这些形状:a + b × c、两个包的 a × b + c × d、带括号的 (a + b) × c,困难模式里还有四项的长式子和 2² + 3 × 4 这样的乘方。做对越多,难度越高。

轮到你了

三题试一试,点选作答。

3 + 4 × 2

(3 + 4) × 2

20 − 12 ÷ 4

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