運算順序

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每隔幾個月就會在網路上吵一次的式子:2 + 3 × 4。一半的留言說 20,一半說 14,而說 14 的那一半是對的 —— 不是因為哪個委員會表決過,而是因為 3 × 4 從來就不是兩個數,它是一整包。

什麼是運算順序?

運算順序是規定一道算式裡哪一部分先算的規則:先括號,再冪和根號,再從左到右做乘除,最後從左到右做加減。在 20 − 2 × (3 + 4) 裡,括號先算得 7,乘法得 2 × 7 = 14,減法得 20 − 14 = 6,所以 20 − 2 × (3 + 4) = 6。有這條規則,是為了讓所有人都用同一個順序讀懂算式。PEMDAS、BODMAS、BIDMAS 只是同一份清單的不同名字。人們最容易在同一層有兩種運算的地方出錯。乘法和除法是平等的搭檔,要從左到右做:12 ÷ 3 × 2 = 4 × 2 = 8,不是 2。要檢驗,就按做的順序把每一步都加上括號:20 − (2 × (3 + 4)) = 6。

  1. 先括號。括號裡的東西,要先算完才輪得到跟外面打交道。
  2. 再乘除,由左往右。一層,一次掃過去。(像 3² 這樣的次方在這一層的正上方:先平方,再相乘。)
  3. 最後加減,由左往右。同樣是一層,一次掃過去。
(5 + 3) × 2brackets first8 × 2then multiply16
有括號:先 5 + 3 得 8,再 8 × 2 得 16。 完整課程: 括號和四則運算
bracketsthe new rungpowers and rootsthen these× and ÷last of all+ and −
所以階梯多了一級:括號,然後冪和根號,然後×÷,最後+−。 完整課程: 運算順序中的冪

規則就這麼多。課本上的「先括號,再乘除,後加減」,和英語世界的 PEMDAS、BODMAS,都是同一張清單換了頂帽子。

換你試試

(21 − 12) ÷ 3brackets first

(21 − 12) ÷ 3

(10 − 8) ÷ 2brackets first

(10 − 8) ÷ 2

這個順序為什麼存在

(2 + 3) × 4 = 202 + (3 × 4)(2 + 3) × 4

這樣算出的是(2 + 3) × 4 = 20,這並不是2 + 3 × 4的意思

按規則說的順序做

乘法是壓縮過的加法:3 × 4 的意思就是 4 + 4 + 4。所以 2 + 3 × 4 其實是 2 + (4 + 4 + 4) —— 一個 2,加上「三個 4」那麼一包。這一包在句子寫下來之前就已經成包了,× 號只是把它繼續包著。在加 2 之前先拆包,不是對某條約定客氣,而是照著寫出來的意思去讀。

括號是為相反的時刻準備的:當你想要加法先發生時,就把它說出口。(2 + 3) × 4 = 5 × 4 = 20。同樣三個數,不同的句子。

3 + (4 × 2)brackets first3 + 8then add11
括號一挪,意思跟著挪:3 + (4 × 2) 是 3 + 8,也就是 11。 完整課程: 先算括號

運算順序在例題裡是怎麼用的?

做例題時一次處理一層。4 + 6 × 2 − 3 中,乘法先算:6 × 2 = 12,式子變成 4 + 12 − 3。接著從左到右做加減:4 + 12 = 16,16 − 3 = 13,所以 4 + 6 × 2 − 3 = 13。如果直接從左往右算會得到 17,那是錯的,因為 6 × 2 是一個整體的量,必須先求出來才能加進別的數。括號會改變順序:(4 + 6) × 2 − 3 要求先加,於是變成 10 × 2 − 3 = 20 − 3 = 17。乘方的作用就像高一層的括號:2 + 3² 要先平方,所以 2 + 9 = 11。要檢驗,把括號寫出來:4 + (6 × 2) − 3 = 13。

第二層壓過第三層:先乘後加

2 + 3 × 4 → 2 + 12 → 14

5 × 2 + 3 × 4 → 10 + 12 → 22 —— 兩個包都先拆開,然後才加。

3 + 4 × 2× acts first3 + 8then add11
沒有括號,× 先動手:4 × 2 是 8,3 + 8 得 11。 完整課程: 先乘除,後加減
20 − 12 ÷ 4÷ acts first20 − 3then subtract17
除法也先動手:12 ÷ 4 變成 3,所以 20 − 12 ÷ 4 是 20 − 3,也就是 17。 完整課程: 先乘除,後加減

括號改寫句子

(2 + 3) × 4 → 5 × 4 → 20

18 − (4 + 6) → 18 − 10 → 8

(3 + 4) × 2brackets first7 × 2then multiply14
3 + 4 × 2 可能讀成 14 或 11。括號消除疑問:(3 + 4) × 2 是 14。 完整課程: 先算括號

四則一起上

照層走:先括號,再乘除,最後加減。

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

(10 − 4) ÷ 2 + 1brackets first6 ÷ 2 + 1then divide3 + 1then add4
四個一起上:括號得 6,除得 3,加得 4。 完整課程: 括號和四則運算

帶次方的

3² + 4 × 5 → 9 + 20 → 29 —— 平方最先拆開(它是又壓縮了一層的乘法,所以住在更上面一層),然後是 ×,最後才是 +。

the power first
3 × 16then multiply48
指數只作用於4:4²是16,所以3 × 4²是3 × 16,等於48。 完整課程: 運算順序中的冪

換你試試

6 × 3 + 5× before +

6 × 3 + 5

15 − 6 ÷ 3÷ before −

15 − 6 ÷ 3

關於運算順序,大家最容易搞錯什麼?

最常見的錯誤是把 PEMDAS 讀成六個獨立的步驟,以為所有乘法都排在所有除法之前,所有加法都排在所有減法之前。實際上乘法和除法共用一層,加法和減法共用另一層,每一層都從左往右做。所以 12 ÷ 2 × 3 = 6 × 3 = 18,而先做乘法會得到 12 ÷ 6 = 2,那是錯的。同樣,10 − 4 + 3 = 6 + 3 = 9,而先做加法會得到 10 − 7 = 3。這兩對之所以共用一層,是因為除法抵消乘法、減法抵消加法,誰都不比對方高一等。第二個錯誤是在同一層裡從右往左做,這只有在遇到除法或減法時才會改變答案。要檢驗帶減法的式子,把每個減法都改寫成加一個負數,順序就不再重要了:10 + (−4) + 3 = 9。

8÷2×48 ÷ 82 × 4 = 88 ÷ (2 × 4) = 18 ÷ 2 × 48 − 2 + 5由左到右×先於÷

÷和×是同一個等級,+和−是另一個等級:在同一等級內,由左到右先遇到哪個運算就先算哪個

選擇由左到右,掃描到最後

10 − 4 + 3same rank: left to right6 + 39
加和減同一級,從左往右算:10 − 4 是 6,再 6 + 3 是 9。 完整課程: 先乘除,後加減
為什麼是由左往右?因為 − 和 ÷ 不對稱:8 − 2 不是 2 − 8。約定挑定一個閱讀方向,同一行式子對所有人才是同一個意思。只有加法和乘法的話,根本不需要這條規則 —— 換順序它們也不會變。這也說明了為什麼這個陷阱只在減法和除法出現時才咬人。

換你試試

6 × 3 + 5× before +

6 × 3 + 5

15 − 6 ÷ 3÷ before −

15 − 6 ÷ 3

輪到你了

三題試一試,點選作答。

3 + 4 × 2

(3 + 4) × 2

20 − 12 ÷ 4

常見問題

運算順序是什麼?
先算括號裡的,再算次方,接著由左往右算乘除,最後由左往右算加減。所以 2 + 3 × 4 是 2 + 12 = 14 —— 不管哪一個寫在前面,乘法都先發生作用。
為什麼乘法排在加法前面?
因為 3 × 4 從一開始就是「三個 4 加在一起」的一整包,而不是兩個數。在 2 + 3 × 4 裡,乘法是打包好的:你是在 2 上面加「三個 4 那麼一包」。先把包拆開,並不是在遷就誰訂下的約定,而是照著這一行式子寫的意思去讀。
8 ÷ 2 × 4 等於多少?
等於 16。乘和除在同一層,由左往右依序算:8 ÷ 2 = 4,再 4 × 4 = 16。把乘法排在除法前面會算出 8 ÷ 8 = 1,那是憑空造了一個並不存在的優先順序。
8 − 2 + 5 等於多少?
等於 11。加和減也在同一層,由左往右走:8 − 2 = 6,再 6 + 5 = 11。先算加法得到 2 + 5 = 7、再 8 − 7 = 1,用的是這裡並不存在的優先順序。
Mr. Chalk