什麼是除法計算機?
除法計算機會把一個數字(被除數)依照另一個數字(除數)平均分配。它會回傳三個實用的結果:精確的小數商、整數商(取整數的商),以及分不完所剩下的餘數。除法是四則運算之一,用來回答一個問題:「除數能完整放進被除數幾次?剩下多少?」
除法的四個組成部分:被除數、除數、整數商和餘數。
計算公式
精確的商,就是兩個數字的比值:
$$\text{商} = \frac{\text{被除數}}{\text{除數}}$$
其中 \(\text{被除數}\) 是被分配的數字,\(\text{除數}\) 則是用來相除的數字。整數商會用到向下取整(floor)函數,餘數則是分完之後剩下的部分:
$$\text{餘數} = \text{被除數} - \left\lfloor \frac{\text{被除數}}{\text{除數}} \right\rfloor \times \text{除數}$$
除數不能為零,因為除以零在數學上沒有定義。
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被除數被分成若干等分(商),還剩下一小塊(餘數)。
使用方法
輸入被除數與除數後,即可直接讀取結果。畫面上最大的數字是精確的小數商;下方表格則顯示整數除法所得到的整數商與餘數。
實際範例
以 \(10\) 除以 \(3\) 為例,精確的商為:
$$\frac{10}{3} = 3.3333\ldots$$
能完整放進 \(10\) 的最大 \(3\) 的整數倍是 \(3\times 3 = 9\),因此整數商是 \(3\),餘數則為:
$$10 - 3 \times 3 = 1$$
更多除法示例
示例 1:整除(20 ÷ 4)
精確商:\(q = \frac{20}{4} = 5\)。
整數商:\(q_{int} = \lfloor 5 \rfloor = 5\)。
餘數:\(r = 20 - 5 \cdot 4 = 0\)。
餘數為 0,因此 20 可以被 4 整除(它是 4 的倍數)。
示例 2:較大的情況(47 ÷ 6)
精確商:\(q = \frac{47}{6} = 7.8333\ldots\)(數字 3 無限重複)。
整數商:\(q_{int} = \lfloor 7.8333\ldots \rfloor = 7\)。
餘數:\(r = 47 - 7 \cdot 6 = 47 - 42 = \) 5。
驗算:\(6 \times 7 + 5 = 47\)。
示例 3:負的被除數(−7 ÷ 3)
精確商:\(q = \frac{-7}{3} = -2.3333\ldots\)
以向下取整為基礎的整數商:\(q_{int} = \lfloor -2.3333\ldots \rfloor = -3\),因為向下取整是朝負無窮大方向取整。
餘數:\(r = -7 - (-3)\cdot 3 = -7 + 9 = 2\)。
驗算:\(3 \times (-3) + 2 = -7\)。
一些程式語言和教科書改用朝零截斷的方式。這樣得到的整數商為 −2,餘數為 \(-7 - (-2)\cdot 3 = -1\)。兩種結果都滿足被除數 = 除數 × 商 + 餘數,但採用的慣例不同。本頁的公式採用向下取整的慣例,因此當除數為正時,餘數永遠不會是負數。
除法術語與詞彙表
被除數:被拿來除的數(47 ÷ 6 中的 47)。
除數:用來去除的數(47 ÷ 6 中的 6)。它不能為零。
商:除法的結果。精確商是完整的值,包括小數部分(7.8333…)。整數商是除數能完整放進被除數的次數(7)。
餘數:扣除除數的整數倍之後剩下的數(47 ÷ 6 中的 5)。
向下取整函數 \(\lfloor x \rfloor\):小於或等於 \(x\) 的最大整數。例如 \(\lfloor 7.83 \rfloor = 7\) 且 \(\lfloor -2.33 \rfloor = -3\)。
可整除/倍數:當餘數為 0 時,數就可以被除數整除。此時被除數是除數的倍數。
取模:回傳餘數的運算,常寫作 \(a \bmod b\)。採用向下取整除法時,它與本文使用的餘數一致。不同程式語言對負數的處理方式不同。
核心關係式如下:
$$\text{被除數} = \text{除數} \times q_{int} + r$$
當除數為正時,餘數滿足 \(0 \le r < |\text{除數}|\)。
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不同輸入的除法結果
被除數
除數
精確商
整數商
餘數
20
4
5
5
0
10
3
3.3333…
3
1
7
2
3.5
3
1
100
7
14.2857…
14
2
5
8
0.625
0
5
1
3
0.3333…
0
1
當被除數小於除數時(5 ÷ 8、1 ÷ 3),整數商為 0,餘數等於被除數。每一列都滿足被除數 = 除數 × 整數商 + 餘數;例如 \(7 \times 14 + 2 = 100\)。
常見問題
如果剛好整除會怎樣?當被除數正好是除數的倍數時,餘數就是 \(0\),商也會是整數,例如 \(20 \div 4 = 5\)。
可以計算小數嗎?可以。精確的商適用於任何實數;而整數商與餘數則在計算整數時最具意義。
為什麼不能除以零?因為沒有任何數字乘以零之後會等於一個非零的被除數,所以除以零沒有定義的結果。
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