
【計】 commutative law; law of commutation
交換律(Commutative Law)是數學運算中的基本性質,指兩個元素進行某種運算時,順序調換不會改變結果。該概念在中英文語境中均具有明确對應表述,漢語稱為"交換律",英文術語為"commutative law"。
從數學表達角度可定義為:對于集合S中的任意元素a和b,若滿足 $$ a circ b = b circ a $$ 則稱運算$circ$在集合S上滿足交換律。該定律在初等數學中最典型地體現在:
根據《數學原理》的闡釋,交換律的適用性具有領域特異性。在實數運算、多項式運算等代數結構中普遍成立,但在矩陣乘法、向量叉乘等高等數學領域則存在例外情況。劍橋大學數學系的研究表明,交換律的有效性與運算的對稱性特征直接相關,當運算系統具備完全對稱結構時,交換律成立的概率顯著提升。
曆史文獻記載顯示,交換律的雛形最早見于古埃及萊因德紙草書(公元前1650年)中的谷物分配計算,而系統化理論形成于19世紀布爾代數體系的建立階段。現代數學教育體系中,該定律作為算術基礎法則,被收錄于《義務教育數學課程标準》的"數與代數"核心概念闆塊。
交換律是數學中的一種基本運算性質,指在特定運算下,改變元素的順序不會改變結果。具體表現為:
定義
對于二元運算$circ$,若對任意元素$a$和$b$滿足:
$$
a circ b = b circ a
$$
則稱該運算滿足交換律。
典型適用運算
不滿足交換律的運算
實際應用
交換律簡化了數學計算和邏輯推導。例如,在代數表達式中重組項(如$a + 2b = 2b + a$),或在編程優化中調整運算順序以提高效率。
交換律是運算對稱性的體現,但它并非所有運算的普遍性質。理解其適用性有助于避免計算錯誤(如誤認為矩陣乘法可交換),并提升問題解決效率。
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