Todas las respuestas aquí establecen esto como una regla. Pero nadie dice por qué esto es una regla. ¿Por qué en la tierra dos menos produce un más cuando se multiplica?
Tomemos un ejemplo de la vida real. Míralo de esta manera.
[matemática] 3 \ veces 4 [/ matemática], tiene un crédito definido de [matemática] 3 [/ matemática] y gana [matemática] 4 [/ matemática] veces tanto como ese crédito:
[matemáticas] (+ 3 + 3 + 3 + 3) = (+ 12) [/ matemáticas]
[matemática] 3 × −4 [/ matemática], aquí tiene un crédito definido pero pierde [matemática] 4 [/ matemática] veces más de ese crédito:
[matemáticas] (- 3−3−3−3) = (- 12) [/ matemáticas]
[matemática] −3 × 4 [/ matemática], tiene una deuda de [matemática] −3 [/ matemática] y gana [matemática] 4 [/ matemática] veces más deuda que esa deuda:
[matemáticas] [+ (- 3) + (- 3) + (- 3) + (- 3)] = (- 3−3−3−3) = (- 12) [/ matemáticas]
[matemática] −3 × −4 [/ matemática], defina una deuda de [matemática] −3 [/ matemática] y pierda [matemática] 4 [/ matemática] veces esa deuda, lo que significa que gana crédito al perder la deuda .
[matemáticas] [- (- 3) – (- 3) – (- 3) – (- 3)] = (+ 3 + 3 + 3 + 3) = (+ 12) [/ matemáticas]
De esta manera, puede decir intuitivamente que [matemática] -1 \ veces 1 [/ matemática]
Ahora una explicación matemática:
Primero dime ¿qué es la multiplicación? Además repetida, dices? Eso explica [matemáticas] 4 \ veces 3 [/ matemáticas] como [matemáticas] 4 + 4 + 4 [/ matemáticas], pero ¿qué pasa con [matemáticas] e \ pi [/ matemáticas]? Agregando [matemáticas] e [/ matemáticas], [matemáticas] \ pi [/ matemáticas] veces? Eso no tiene ningún sentido.
Entonces, ¿qué es la multiplicación? Digamos que tenemos el conjunto S de algunos elementos. Definimos multiplicación [matemática] (\ veces) [/ matemática] y suma [matemática] (+) [/ matemática] como operaciones con estas propiedades:
- Ambas son operaciones binarias. Significa que operan en 2 elementos y el resultado también está en S
- Ambos son asociativos. Entonces, si tiene [matemáticas] a, b, c [/ matemáticas] en reales, tiene [matemáticas] a \ times (b \ times c) = (a \ times b) \ times c [/ math] y [ matemáticas] a + (b + c) = (a + b) + c [/ matemáticas].
- La suma es conmutativa, lo que significa [matemáticas] a + b = b + a [/ matemáticas].
- Existe una identidad de suma, lo que significa que hay un elemento, con amor lo llamamos 0, de modo que si agrega cualquier elemento a 0, el resultado será el mismo elemento.
- Cada elemento tiene un inverso aditivo, lo que significa que si tiene [matemática] a [/ matemática] en S, puede encontrar otro elemento, de modo que si agrega estos dos, el resultado es 0. Llamamos a este lindo elemento [matemática] – a [/ matemáticas]
- [matemática] a \ times (b + c) = a \ times b + a \ times c [/ math] y [math] (b + c) \ times a = b \ times c + c \ times a [/ math ] Estas son leyes distributivas izquierda y derecha.
Esta “colección” de conjunto y dos operaciones que satisfacen estas propiedades se denominan anillo . Lo escribimos como [math] (S, +, \ times) [/ math].
La multiplicación no necesita tener una identidad. si es así lo llamamos 1.
Entonces, verifique que [math] (R, +, \ times) [/ math] es un anillo
Tenga en cuenta que estas operaciones no implican el resultado. Nadie obliga a [matemáticas] 4 \ veces 3 [/ matemáticas] a ser [matemáticas] 12 [/ matemáticas]. Mientras se mantengan las propiedades anteriores, cualquier operación puede llamarse suma o multiplicación.
Tenga en cuenta que en el caso de los reales, la multiplicación “normal” también es conmutativa. Eso es bueno.
Ahora probaré rápidamente 3 resultados. Aquí [math] a, b [/ math] es de cualquier anillo [math] (S, +, \ times) [/ math] donde hay al menos 2 elementos en S –
- [matemáticas] a \ times 0 = a \ times (0 + 0) = (a \ times 0) + (a \ times 0) [/ math] (ley distributiva izquierda). Ahora [math] (a \ times 0) [/ math] tiene un inverso aditivo, ¿verdad? [matemáticas] – (a \ veces 0) [/ matemáticas]. Entonces, [matemáticas] – (a \ times 0) + (a \ times 0) = 0 \ implica – (a \ times 0) + ((a \ times 0) + (a \ times 0)) = 0 \ implica (- (a \ times 0) + (a \ times 0)) + (a \ times 0) = 0 [/ math] ya que la suma es asociativa. Entonces, [math] (- (a \ times 0) + (a \ times 0)) + (a \ times 0) = 0 \ implica 0 + (a \ times 0) = 0 [/ math] Pero 0 más cualquier cosa es 0. Entonces, [math] a \ times 0 = 0 [/ math]. Del mismo modo, puede mostrar que [math] 0 \ times a = 0 [/ math]. Entonces, obtenemos este sorprendente resultado [matemáticas] a \ veces 0 = 0 \ veces a = 0 [/ matemáticas]
- Tenemos [matemáticas] b + (-b) = 0 \ implica a \ times (b + (- b)) = a \ times 0 = 0 \ implica a \ times b + a \ times (-b) = 0 [/ matemática] usando la ley distributiva izquierda. Ahora [math] ab [/ math] tiene un inverso aditivo, que es [math] – (a \ times b) [/ math]. Entonces, agregamos esto a ambos lados y obtenemos [matemáticas] – (a \ times b) + (a \ times b + a \ times (-b)) = – (a \ times b) \ implica (- (a \ times b) + (a \ times b)) + a \ times (-b) = – (a \ times b) [/ math] usando asociatividad, y así, [math] 0 + a \ times (-b) = – (a \ times b) [/ math]. Del mismo modo, comience con la distribución correcta y muestre que [math] (- b) \ times a = – (a \ times b) [/ math]. Entonces, otro resultado maravilloso [matemática] a \ times (-b) = (-b) \ times a = – (a \ times b) [/ math]
- Y ahora, lo que has estado esperando (redoble de tambores). Digamos [math] p = -a [/ math]. Entonces [matemáticas] (- a) \ times (-b) = p \ times (-b) = – (p \ times b) = – ((- a) \ times b) = – (- (a \ times b )) = a \ times b [/ math]. Aquí usamos el hecho de que el inverso de un inverso es el mismo elemento.
Entonces, ya ves, si tienes algún anillo con más de un elemento, tienes esta propiedad. Entonces, le mostré que esta propiedad no solo es válida para “números” y “multiplicación normal”, sino para cualquier tipo de objeto, siempre que proporcione una suma y multiplicación adecuadas.
Y para aquellos que piensan que esta pregunta es estúpida, preguntar “por qué” y “qué pasaría si” es y será la madre de la invención. La gente preguntaba “¿Qué pasa si la suma de los ángulos de un triángulo no es 180 grados?” Y nació la Geometría esférica y la Geometría hiperbólica. La gente preguntó “¿Qué pasa si -1 tiene una raíz cuadrada?” Y nacieron los números complejos. Esta es de hecho una pregunta brillante.