เศษส่วน

ไฟล์:Cake quarters.svg

เค้กถูกตัดออกไปหนึ่งในสี่ส่วน เหลือเพียงสามในสี่ส่วน

ในทางคณิตศาสตร์ เศษส่วน คือความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างชิ้นส่วนของวัตถุหนึ่งเมื่อเทียบกับวัตถุทั้งหมด เศษส่วนประกอบด้วยตัวเศษ (numerator) หมายถึงจำนวนชิ้นส่วนของวัตถุที่มี และตัวส่วน (denominator) หมายถึงจำนวนชิ้นส่วนทั้งหมดของวัตถุนั้น ตัวอย่างเช่น แม่แบบ:เศษ อ่านว่า เศษสามส่วนสี่ หรือ สามในสี่ หมายความว่า วัตถุสามชิ้นส่วนจากวัตถุทั้งหมดที่แบ่งออกเป็นสี่ส่วนเท่าๆ กัน นอกจากนั้น การแบ่งวัตถุสิ่งหนึ่งออกเป็นศูนย์ส่วนเท่า ๆ กันนั้นเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น 0 จึงไม่สามารถเป็นตัวส่วนของเศษส่วนได้ (ดูเพิ่มที่ การหารด้วยศูนย์)

เศษส่วนเป็นตัวอย่างชนิดหนึ่งของอัตราส่วน ซึ่งเศษส่วนแสดงความสัมพันธ์ระหว่างชิ้นส่วนย่อยต่อชิ้นส่วนทั้งหมด ในขณะที่อัตราส่วนพิจารณาจากปริมาณของสองวัตถุที่แตกต่างกัน (ดังนั้น แม่แบบ:เศษ อาจไม่เท่ากับ 3 : 4) และเศษส่วนนั้นอาจเรียกได้ว่าเป็นผลหาร (quotient) ของจำนวน ซึ่งปริมาณที่แท้จริงสามารถคำนวณได้จากการหารตัวเศษด้วยตัวส่วน ตัวอย่างเช่น แม่แบบ:เศษ คือการหารสามด้วยสี่ ได้ปริมาณเท่ากับ 0.75 ในทศนิยม หรือ 75% ในอัตราร้อยละ

การเขียนเศษส่วน ให้เขียนแยกออกจากกันด้วยเครื่องหมายทับหรือ ซอลิดัส (solidus) แล้ววางตัวเศษกับตัวส่วนในแนวเฉียง เช่น ¾ หรือคั่นด้วยเส้นแบ่งตามแนวนอนเรียกว่า วิงคิวลัม (vinculum) เช่น แม่แบบ:เศษ ในบางกรณีอาจพบเศษส่วนที่ไม่มีเครื่องหมายคั่น อาทิ ³₄ บนป้ายจราจรในบางประเทศ

รูปแบบของเศษส่วน

เศษส่วนสามัญ เศษส่วนแท้ และเศษเกิน

เศษส่วนสามัญ (vulgar/common fraction) คือจำนวนตรรกยะที่สามารถเขียนอยู่ในรูป a/b หรือ แม่แบบ:เศษ โดยที่ a และ b ซึ่งเรียกว่า ตัวเศษ และ ตัวส่วน ตามลำดับ เป็นจำนวนเต็มทั้งคู่ ตัวเศษแสดงแทนจำนวนของส่วนแบ่ง และตัวส่วนซึ่งไม่เท่ากับศูนย์แสดงแทนการแบ่งส่วนจากทั้งมวล เช่น แม่แบบ:เศษ, แม่แบบ:เศษ นั้นเศษส่วนสามัญยังแยกออกเป็นเศษส่วนแท้ (proper fraction) ซึ่งมีค่าของตัวเศษน้อยกว่าตัวส่วน ทำให้ปริมาณของเศษส่วนน้อยกว่า 1 เช่น แม่แบบ:เศษ และเศษเกิน (improper fraction) คือเศษส่วนที่ค่าของตัวเศษมากกว่าหรือเท่ากับตัวส่วน เช่น แม่แบบ:เศษ, แม่แบบ:เศษ

จำนวนคละ

จำนวนคละ (mixed number) เป็นการนำเสนอเศษส่วนอีกรูปแบบหนึ่ง โดยนำจำนวนเต็มประกอบเข้ากับเศษส่วนแท้ และมีปริมาณเท่ากับสองจำนวนนั้นบวกกัน ตัวอย่างเช่น คุณมีเค้กเต็มถาดสองชิ้น และมีเค้กที่เหลืออยู่อีกสามในสี่ส่วน คุณสามารถเขียนแทนได้ด้วย แม่แบบ:เศษ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 2 + แม่แบบ:เศษ จำนวนคละสามารถแปลงไปเป็นเศษเกินและสามารถแปลงกลับได้ตามขั้นตอนดังนี้

การแปลงจำนวนคละไปเป็นเศษเกิน (แม่แบบ:เศษ)

1. คูณจำนวนเต็มเข้ากับตัวส่วนของเศษส่วนแท้ (2 × 4 = 8)
2. บวกผลคูณในขั้นแรกด้วยตัวเศษ (8 + 3 = 11)
3. นำผลบวกเป็นตัวเศษประกอบกับตัวส่วน เขียนใหม่เป็นเศษเกิน (แม่แบบ:เศษ)

การแปลงเศษเกินไปเป็นจำนวนคละ (แม่แบบ:เศษ)

1. หารตัวเศษด้วยตัวส่วน ให้เหลือเศษเอาไว้ (11 ÷ 4 = 2 เศษ 3)
2. นำผลหารที่ไม่เอาเศษไปเป็นจำนวนเต็ม (2_)
3. นำเศษจากการหารเป็นตัวเศษประกอบกับตัวส่วน เขียนเศษส่วนต่อท้ายจำนวนเต็ม (แม่แบบ:เศษ)

เศษส่วนที่เทียบเท่ากัน

ไฟล์:Fraction2 3.svg

แม่แบบ:เศษ เทียบเท่ากับ แม่แบบ:เศษ

เศษส่วนที่เทียบเท่ากับอีกเศษส่วนหนึ่ง สามารถหาได้จากการคูณหรือการหารทั้งตัวเศษและตัวส่วนด้วยจำนวนที่เท่ากัน (ไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวนเต็ม) เนื่องจากจำนวน n ที่คูณหรือหารทั้งตัวเศษและตัวส่วน คือเศษส่วน แม่แบบ:เศษ ที่มีค่าเท่ากับ 1 ดังนั้นปริมาณของเศษส่วนจึงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น กำหนดเศษส่วน แม่แบบ:เศษ เมื่อคูณด้วย 2 ทั้งตัวเศษและตัวส่วนจะได้ผลลัพธ์เป็น แม่แบบ:เศษ ซึ่งยังคงมีปริมาณเท่ากับ แม่แบบ:เศษ จึงกล่าวได้ว่า แม่แบบ:เศษ เทียบเท่ากับ แม่แบบ:เศษ เมื่อลองจินตนาการจะพบว่าสองในสี่ส่วนของเค้กหนึ่งก้อน ไม่แตกต่างจากการแบ่งเค้กครึ่งก้อน

การหารเศษส่วนด้วยจำนวนที่เท่ากัน (ซึ่งจะไม่ใช้ 0 เป็นตัวหาร) เป็นการตัดทอนหรือการลดรูปเศษส่วนให้มีตัวเลขน้อยลง สำหรับเศษส่วนที่ตัวเศษและตัวส่วนไม่มีตัวประกอบร่วมอื่นใดนอกจาก 1 กล่าวคือไม่มีตัวเลขอื่นนอกจาก 1 ที่สามารถหารแล้วได้เศษส่วนสามัญ เรียกว่า เศษส่วนอย่างต่ำ ตัวอย่างเช่น แม่แบบ:เศษ เป็นเศษส่วนอย่างต่ำเพราะมีตัวประกอบร่วมเพียงตัวเดียวคือ 1 ในทางตรงข้าม แม่แบบ:เศษ ไม่เป็นเศษส่วนอย่างต่ำเนื่องจากยังสามารถหารด้วย 3 ได้อีกเป็น แม่แบบ:เศษ

นอกจากนั้นการเปรียบเทียบปริมาณของเศษส่วน หากไม่สามารถจินตนาการหรือวาดรูปได้ จำเป็นต้องสร้างเศษส่วนที่เทียบเท่าขึ้นมาใหม่โดยให้มีตัวส่วนเท่ากันก่อนจึงจะสามารถเปรียบเทียบได้ ซึ่งตัวส่วนดังกล่าวสามารถคำนวณได้จากการคูณตัวส่วนทั้งสอง หรือจากตัวคูณร่วมน้อย ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการเปรียบเทียบระหว่าง แม่แบบ:เศษ กับ แม่แบบ:เศษ ตัวส่วนสำหรับการเปรียบเทียบคือ ครน. ของ 4 กับ 18 มีค่าเท่ากับ 36 ดังนั้นจะได้เศษส่วนที่เทียบเท่าได้แก่ แม่แบบ:เศษ กับ แม่แบบ:เศษ ตามลำดับ ทำให้ทราบได้ว่า แม่แบบ:เศษ มีปริมาณมากกว่า แม่แบบ:เศษ

เศษส่วนซ้อน

เศษส่วนซ้อน หรือ เศษซ้อน (complex/compound fraction) คือเศษส่วนที่มีตัวเศษหรือตัวส่วนเป็นเศษส่วนอื่น ตัวอย่างเช่น $\frac{1}{2}/\frac{1}{3}$ เป็นเศษส่วนซ้อน ในการลดรูปเศษส่วนซ้อนสามารถทำได้โดยการหารตัวเศษด้วยตัวส่วน เหมือนการหารธรรมดา ดังนั้น $\frac{1}{2}/\frac{1}{3}$ จะมีค่าเท่ากับ แม่แบบ:เศษ ÷ แม่แบบ:เศษ = แม่แบบ:เศษ นอกจากนั้นตัวเศษหรือตัวส่วนสามารถเป็นนิพจน์ของเศษส่วนอื่นต่อ ๆ กันไปได้ อย่างเช่นเศษส่วนต่อเนื่อง (continued fraction)

ส่วนกลับและตัวส่วนที่ไม่ปรากฏ

ส่วนกลับของเศษส่วน (reciprocal/inverse) หมายถึงเศษส่วนอีกจำนวนหนึ่งที่มีตัวเศษและตัวส่วนสลับกัน เช่น ส่วนกลับของ แม่แบบ:เศษ คือ แม่แบบ:เศษ และเนื่องจากจำนวนใด ๆ หารด้วย 1 จะได้จำนวนเดิม ดังนั้นจำนวนใด ๆ จึงสามารถเขียนให้อยู่ในรูปเศษส่วนโดยมีตัวส่วนเท่ากับ 1 ตัวอย่างเช่น 17 เขียนให้เป็นเศษส่วนได้เป็น แม่แบบ:เศษ ตัวเลข 1 นี้คือตัวส่วนที่ไม่ปรากฏ ดังนั้นจึงสามารถบอกได้ว่าเศษส่วนและจำนวนทุกจำนวน (ยกเว้น 0) สามารถมีส่วนกลับได้เสมอ จากตัวอย่าง ส่วนกลับของ 17 คือ แม่แบบ:เศษ

เลขคณิตของเศษส่วน

การเปรียบเทียบค่า

สำหรับการเปรียบเทียบค่าของเศษส่วนนั้น หากตัวส่วนเท่ากันสามารถนำตัวเศษมาเปรียบเทียบกันได้เลย ถ้าส่วนไม่เท่ากันก็นำเศษไปคูณกับส่วนของอีกฝั่งและนำไปคูณทั้งสองจำนวนเหมือนกัน

$\frac{3}{4}>\frac{2}{4}$ เพราะ $3>2$

วิธีหนึ่งที่จะเปรียบเทียบเศษส่วนที่มีตัวส่วนไม่เท่ากันคือการหาตัวส่วนร่วม ในการเปรียบเทียบ $\frac{a}{b}$ กับ $\frac{c}{d}$ ให้แปลงทั้งสองเป็น $\frac{ad}{bd}$ และ $\frac{bc}{bd}$ เมื่อได้ว่า $bd$ เป็นตัวส่วนร่วมแล้ว ตัวเศษ $ac$ และ $bc$ ก็สามารถนำมาเปรียบเทียบกันได้

ตัวอย่างเช่น เปรียบเทียบระหว่าง $\frac{2}{3}$ กับ $\frac{1}{2}$ ให้แปลงเป็น $\frac{4}{6}$ กับ $\frac{3}{6}$ ซึ่งสามารถเปรียบเทียบกันได้

อีกกรณีหนึ่งที่เศษส่วนทั้งสองมีตัวเศษเท่ากัน เศษส่วนตัวที่มีตัวส่วนมากกว่าจะมีค่าน้อยกว่าตัวที่มีตัวส่วนน้อยกว่า

การบวกลบคูณหาร

เศษส่วนสามารถบวกลบคูณหารได้ และมีสมบัติการสลับที่ การเปลี่ยนกลุ่ม การกระจาย รวมทั้งข้อยกเว้นของการหารด้วยศูนย์ เหมือนจำนวนทั่วไป

การบวกและการลบเศษส่วน แบ่งเป็นสองกรณีคือ กรณีที่ตัวส่วนเท่ากันและกรณีตัวส่วนไม่เท่ากัน สำหรับกรณีที่ตัวส่วนเท่ากัน เราสามารถนำตัวเศษมาบวกหรือลบกันได้ทันที และได้ผลลัพธ์เป็นเศษส่วนที่ยังคงมีตัวส่วนคงเดิม เช่น

$\frac{2}{4}+\frac{3}{4}=\frac{5}{4}$

$\frac{5}{8}-\frac{3}{8}=\frac{2}{8}$

ส่วนกรณีที่ตัวส่วนไม่เท่ากัน จำเป็นต้องหาเศษส่วนเทียบเท่าที่มีตัวส่วนที่เท่ากันก่อน จากการหาผลคูณหรือตัวคูณร่วมน้อยของตัวส่วนทั้งหมด เมื่อตัวส่วนเท่ากันแล้วจึงนำตัวเศษของเศษส่วนที่เทียบเท่ามาบวกหรือลบกันตามปกติ ตัวอย่างเช่น

$\frac{3}{4}+\frac{5}{12}=\frac{9}{12}+\frac{5}{12}=\frac{14}{12}$

การคูณเศษส่วนสามารถทำได้ง่าย โดยการนำตัวเศษคูณตัวเศษ ตัวส่วนคูณตัวส่วน ได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นเศษส่วนที่เกิดจากผลคูณทั้งสอง อาทิ

$\frac{5}{6}\times \frac{7}{8}=\frac{35}{48}$

สำหรับการหารเศษส่วน ให้ทำตัวหารเป็นส่วนกลับแล้วทำการคูณแทนที่จะเป็นการหาร ดังตัวอย่าง

$\frac{2}{3}÷\frac{2}{5}=\frac{2}{3}\times \frac{5}{2}=\frac{10}{6}$

อักขระยูนิโคด

โคดพอยต์ อักขระ ความหมาย U+00BC แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนสี่ U+00BD แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนสอง U+00BE แม่แบบ:Unicode เศษสามส่วนสี่ U+2044 แม่แบบ:Unicode ซอลิดัส* (เส้นคั่น) U+2153 แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนสาม U+2154 แม่แบบ:Unicode เศษสองส่วนสาม

โคดพอยต์ อักขระ ความหมาย U+2155 แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนห้า U+2156 แม่แบบ:Unicode เศษสองส่วนห้า U+2157 แม่แบบ:Unicode เศษสามส่วนห้า U+2158 แม่แบบ:Unicode เศษสี่ส่วนห้า U+2159 แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนหก U+215A แม่แบบ:Unicode เศษห้าส่วนหก

โคดพอยต์ อักขระ ความหมาย U+215B แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วนแปด U+215C แม่แบบ:Unicode เศษสามส่วนแปด U+215D แม่แบบ:Unicode เศษห้าส่วนแปด U+215E แม่แบบ:Unicode เศษเจ็ดส่วนแปด U+215F แม่แบบ:Unicode เศษหนึ่งส่วน...

* สำหรับการแก้ไขข้อความที่สามารถจัดรูปแบบได้ ซอลิดัสสามารถใช้คู่กับตัวเลขที่เป็นตัวยก (superscript) และตัวห้อย (subscript) เช่น ⁸⁄₉ ส่วนข้อความธรรมดานิยมใช้เครื่องหมายทับ (/) แทน เช่น 8/9

ดูเพิ่ม

• เลขฐานสิบ
• การหารด้วยศูนย์
• เศษส่วนอย่างต่ำ
• เศษส่วนต่อเนื่อง
• เศษส่วนอียิปต์