
【计】 commutative law; law of commutation
交换律(Commutative Law)是数学运算中的基本性质,指两个元素进行某种运算时,顺序调换不会改变结果。该概念在中英文语境中均具有明确对应表述,汉语称为"交换律",英文术语为"commutative law"。
从数学表达角度可定义为:对于集合S中的任意元素a和b,若满足 $$ a circ b = b circ a $$ 则称运算$circ$在集合S上满足交换律。该定律在初等数学中最典型地体现在:
根据《数学原理》的阐释,交换律的适用性具有领域特异性。在实数运算、多项式运算等代数结构中普遍成立,但在矩阵乘法、向量叉乘等高等数学领域则存在例外情况。剑桥大学数学系的研究表明,交换律的有效性与运算的对称性特征直接相关,当运算系统具备完全对称结构时,交换律成立的概率显著提升。
历史文献记载显示,交换律的雏形最早见于古埃及莱因德纸草书(公元前1650年)中的谷物分配计算,而系统化理论形成于19世纪布尔代数体系的建立阶段。现代数学教育体系中,该定律作为算术基础法则,被收录于《义务教育数学课程标准》的"数与代数"核心概念板块。
交换律是数学中的一种基本运算性质,指在特定运算下,改变元素的顺序不会改变结果。具体表现为:
定义
对于二元运算$circ$,若对任意元素$a$和$b$满足:
$$
a circ b = b circ a
$$
则称该运算满足交换律。
典型适用运算
不满足交换律的运算
实际应用
交换律简化了数学计算和逻辑推导。例如,在代数表达式中重组项(如$a + 2b = 2b + a$),或在编程优化中调整运算顺序以提高效率。
交换律是运算对称性的体现,但它并非所有运算的普遍性质。理解其适用性有助于避免计算错误(如误认为矩阵乘法可交换),并提升问题解决效率。
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