Умножение
Умноже́ние, операция, сопоставляющая двум данным объектам и , называемым сомножителями, третий объект , называемый произведением. Умножение обозначается знаком (ввёл английский математик У. Отред в 1631) или точкой (ввёл Г. В. Лейбниц в 1698), в буквенных записях эти знаки обычно опускаются и вместо или пишут . Умножение имеет различный конкретный смысл и, соответственно, различные конкретные определения в зависимости от вида сомножителей и произведения.
Умножение натуральных чисел есть, по определению, операция, сопоставляющая числам и третье число , равное сумме слагаемых, каждое из которых равно , так что (в сумме в правой части равенства слагаемых). Число называется множимым, – множителем.
Умножение рациональных чисел и определяется равенством . Умножение рациональных чисел даёт число, абсолютная величина которого равна произведению абсолютных величин сомножителей, имеющему знак «плюс», если сомножители одного знака, и знак «минус», если сомножители разных знаков. Умножение иррациональных чисел определяется при помощи умножения их рациональных приближений. Умножение комплексных чисел, заданных в форме , , где – мнимая единица, определяется равенством . При умножении комплексных чисел, заданных в тригонометрической форме их модули перемножаются, а аргументы складываются: Умножение чисел однозначно и обладает свойствами:
(коммутативность, переместительный закон);
(ассоциативность, сочетательный закон);
(дистрибутивность, распределительный закон).
При этом всегда , .
Дальнейшее обобщение понятия умножения связано с возможностью рассматривать числа как операторы в совокупности векторов на плоскости. Например, комплексному числу соответствует оператор растяжения всех векторов в раз и их поворота на угол . При этом умножению комплексных чисел отвечает умножение соответствующих операторов, т. е. результатом умножения является оператор, получающийся последовательным применением двух данных операторов. Такое определение умножения операторов переносится и на другие виды операторов, которые уже нельзя выразить при помощи чисел (например, линейные преобразования). Это приводит, например, к операции умножения матриц, рассматриваемых как операторы растяжения и поворота в трёхмерном пространстве. При таких обобщениях могут не выполняться некоторые из перечисленных выше свойств умножения, чаще всего не выполняется свойство коммутативности. Изучение общих свойств операции умножения входит в задачи общей алгебры, в частности в теории групп и колец.