การคูณ

thumb|right|ลูกบอลวางแถวละ 4 ลูก จำนวน 3 แถว จึงมีลูกบอลทั้งหมด 12 ลูก นั่นคือ
**การคูณ** คือการดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างหนึ่ง ทำให้เกิดการเพิ่มหรือลดจำนวนจำนวนหนึ่งเป็นอัตรา การคูณเป็นหนึ่งในสี่ของการดำเนินการพื้นฐานของเลขคณิตมูลฐาน (การดำเนินการอย่างอื่นได้แก่ การบวก การลบ และการหาร)

การคูณสามารถนิยามบนจำนวนธรรมชาติว่าเป็นการบวกที่ซ้ำ ๆ กัน ตัวอย่างเช่น 3 คูณด้วย 4 (หรือเรียกโดยย่อว่า 3 คูณ 4) หมายถึงการบวกจำนวน 4 เข้าไป 3 ชุด ดังนี้
:: 4+4+4 = 12\,\!
สำหรับการคูณของจำนวนตรรกยะ (เศษส่วน) และจำนวนจริง ก็นิยามโดยกรณีทั่วไปที่เป็นระบบของแนวความคิดพื้นฐานดังกล่าว

การคูณอาจมองได้จากการนับวัตถุที่จัดเรียงกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (สำหรับจำนวนธรรมชาติ) หรือการหาพื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยการหนดความยาวของด้านมาให้ (สำหรับจำนวนทั่วไป) ส่วนกลับของการคูณคือการหาร ในเมื่อ 3 คูณด้วย 4 เท่ากับ 12 ดังนั้น 12 หารด้วย 4 ก็จะเท่ากับ 3 เป็นต้น

การคูณสามารถนิยามให้ขยายไปบนจำนวนชนิดอื่นเช่นจำนวนเชิงซ้อน และมีโครงสร้างที่เป็นนามธรรมมากขึ้นเช่นเมทริกซ์

## สัญกรณ์และคำศัพท์เฉพาะทาง
[thumb|right|เครื่องหมายคูณ ลักษณะคล้าย[กากบาท]]
โดยทั่วไปการคูณสามารถเขียนโดยใช้เครื่องหมายคูณ (x) ระหว่างจำนวนทั้งสอง (ในรูปแบบสัญกรณ์เติมกลาง) ตัวอย่างเช่น
:: 2 \times 3 = 6 (อ่านว่า 2 คูณ 3 เท่ากับ 6)
:: 3 \times 4 = 12
:: 2 \times 3 \times 5 = 6 \times 5 = 30
:: 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 32 (ดูเพิ่มที่ ยกกำลัง)

อย่างไรก็ตามก็ยังมีการใช้สัญกรณ์อื่น ๆ แทนการคูณโดยทั่วไป เช่น
* ใช้จุดกลาง (·) หรือไม่ก็มหัพภาค (.) อย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น 5 · 2 หรือ 5 . 2 การใช้จุดกลางเป็นมาตรฐานในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และประเทศอื่นๆ ที่ใช้มหัพภาคเป็นจุดทศนิยม แต่ในบางประเทศที่ใช้จุลภาคเป็นจุดทศนิยม จะใช้มหัพภาคเป็นการคูณแทน
* ใช้ดอกจัน (*) เช่น `5*2` มักใช้ในภาษาโปรแกรมเพราะเครื่องหมายนี้ปรากฏอยู่บนทุกแป้นพิมพ์ และสามารถดูได้ง่ายบนจอมอนิเตอร์รุ่นเก่า การใช้เครื่องหมายนี้แทนการคูณเริ่มมีขึ้นตั้งแต่ภาษาฟอร์แทรน
* ในพีชคณิต การคูณที่เกี่ยวกับตัวแปรมักจะเขียนให้อยู่ติดกัน เรียกว่า  ตัวอย่างเช่น *xy* หมายถึง *x* คูณ *y* และ 5*x* หมายถึง 5 คูณ *x* เป็นต้น สัญกรณ์เช่นนี้สามารถใช้กับจำนวนที่ครอบด้วยวงเล็บ เช่น 5(2) หรือ (5)(2) ก็จะหมายถึง 5 คูณ 2
* ในการคูณเมทริกซ์ มีความแตกต่างระหว่างการใช้สัญลักษณ์กากบาทกับจุด กากบาทใช้แทนการคูณเวกเตอร์ ในขณะที่จุดใช้แทนการคูณสเกลาร์ ดังนั้นการตั้งชื่อเรียกจึงแตกต่างกันคือผลคูณไขว้และผลคูณจุดตามลำดับ

จำนวนที่ถูกคูณโดยทั่วไปเรียกว่า *ตัวประกอบ* (factor) หรือ *ตัวตั้งคูณ* (multiplicand) ส่วนจำนวนที่นำมาคูณเรียกว่า *ตัวคูณ* (multiplier) ตัวคูณของตัวแปรหรือนิพจน์ในพีชคณิตจะเรียกว่า *[[สัมประสิทธิ์]]* (coefficient) ซึ่งจะเขียนไว้ทางซ้ายของตัวแปรหรือนิพจน์ เช่น 3 เป็นสัมประสิทธิ์ของ 3*xy*2

ผลลัพธ์ที่เกิดจากการคูณเรียกว่า *ผลคูณ* (product) หรือเรียกว่า *[[พหุคูณ]]* (multiple) ของตัวประกอบแต่ละตัวที่เป็นจำนวนเต็ม ตัวอย่างเช่น 15 คือผลคูณของ 3 กับ 5 และในขณะเดียวกัน 15 ก็เป็นทั้งพหุคูณของ 3 และพหุคูณของ 5 ด้วย

## ผลคูณของลำดับ
ถ้าพจน์แต่ละพจน์ของผลคูณไม่ได้เขียนออกมาทั้งหมด เราอาจจะใช้เครื่องหมายจุดไข่ปลาแทนพจน์ที่หายไป เช่นเดียวกับการดำเนินการอื่น ๆ (เช่น การบวก) เช่น ผลคูณของจำนวนธรรมชาติ ตั้งแต่ 1-100 อาจเขียน 1 \cdot 2 \cdot \ldots \cdot 99 \cdot 100. และสามารถเขียนให้เครื่องหมายจุดไข่ปลาอยู่บริเวณกึ่งกลางแนวตั้งของแถวได้อีกด้วย คือ 1 \cdot 2 \cdot \cdots \cdot 99 \cdot 100.

นอกจากนี้แล้ว ผลคูณยังสามารถเขียนได้ด้วยเครื่องหมายผลคูณ ซึ่งมาจาก อักษร Π (Pi) ตัวใหญ่ ในอักษรกรีก.
ตัวอย่างเช่น

:  \prod_{i=m}^{n} x_{i} := x_{m} \cdot x_{m+1} \cdot x_{m+2} \cdot \cdots \cdot x_{n-1} \cdot x_{n}. 

ตัวห้อยของประโยคสัญลักษณ์ข้างต้นแทนตัวแปรหุ่น (สำหรับประโยคนี้คือ i) และขอบเขตล่าง (m); ตัวยกแทนขอบเขตบน (n) เช่น

:  \prod_{i=2}^{6} \left(1 + {1\over i}\right) = \left(1 + {1\over 2}\right) \cdot \left(1 + {1\over 3}\right) \cdot \left(1 + {1\over 4}\right) \cdot \left(1 + {1\over 5}\right) \cdot \left(1 + {1\over 6}\right) = {7\over 2}. 

เรายังสามารถหาผลคูณที่มีพจน์เป็นอนันต์ได้อีกด้วย เรียกว่าผลคูณอนันต์
ในการเขียน เราจะแทนที่ *n* ด้านบนด้วยเครื่องหมายอนันต์ (∞).
ผลคูณของพจน์จะกำหนดด้วยขีดจำกัดของผลคูณของ n พจน์แรก โดย n เพิ่มขึ้นโดยไม่มีขอบเขต เช่น

:  \prod_{i=m}^{\infty} x_{i} := \lim_{n\to\infty} \prod_{i=m}^{n} x_{i} 

นอกจากนี้ยังสามารถแทน m ด้วยจำนวนลบอนันต์

: \prod_{i=-\infty}^\infty x_i := \left(\lim_{n\to\infty}\prod_{i=-n}^m x_i\right) \cdot \left(\lim_{n\to\infty}\prod_{i=m+1}^n x_i\right),

และสำหรับจำนวนเต็ม m บางจำนวน สามารถกำหนดได้ทั้งอนันต์และลบอนันต์

## นิยาม

สำหรับความหมายของการคูณ ผลคูณของจำนวนธรรมชาติ n และ m ใด ๆ

: nm := \sum_{k=1}^n m

กล่าวสั้น ๆ คือ 'บวก m เข้ากับตัวเอง n ตัว' สามารถเขียนได้ในลักษณะนี้เพื่อให้ชัดเจนมากขึ้น

: *n* × *m* = *m* + *m* + *m* + ... + *m*

หมายถึงมีจำนวน 'm' n ตัวบวกกันนั่นเอง

5 × 2 = 2 + 2 + 2 + 2 + 2 = 10
2 × 5 = 5 + 5 = 10
4 × 3 = 3 + 3 + 3 + 3 = 12
6 × *m* = *m* + *m* + *m* + *m* + *m* + *m* = 6*m*


โดยใช้นิยาม เราสามารถพิสูจน์สมบัติของการคูณได้โดยง่ายดาย โดยดูจากสองตัวอย่างข้างต้น เรามีสมบัติว่า จำนวนสองจำนวนที่คูณกันสามารถสลับที่กันได้โดยผลคูณยังคงเดิม เราเรียกสมบัตินี้ว่า สมบัติการสลับที่ และ สมบัตินี้เป็นจริงสำหรับจำนวน x และ y ใด ๆ นั่นคือ

: *x* · *y* = *y* · *x*

นอกจากนี้ การคูณยังมีสมบัติการเปลี่ยนหมู่อีกด้วย ความหมายสำหรับจำนวน x, y และ z ใด ๆ คือ

: (*x* · *y*)*z* = *x*(*y* · *z*)

หมายเหตุจากพีชคณิต: เครื่องหมายวงเล็บ หมายถึง การดำเนินภายในวงเล็บจะต้องกระทำก่อนการดำเนินการภายนอกวงเล็บ

การคูณมีสมบัติการแจกแจง เพราะ

: *x*(*y* + *z*) = *xy* + *xz*

มีสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการคูณกับ 1 นั่นคือ

: 1 · *x* = *x*

เราเรียก 1 ว่า จำนวนเอกลักษณ์

สำหรับเลข 0 เราจะได้

: *m* · 0 = 0 + 0 + 0 +...+ 0

เมื่อเรานำ '0' *m* ตัวมาบวกกัน ผลลัพธ์ที่ได้ย่อมเป็นศูนย์ นั่นคือ

: *m* · 0 = 0

ไม่ว่า *m* จะเป็นจำนวนใด (แม้กระทั่งอนันต์)

การคูณกับจำนวนลบอาจจะต้องมีการคิดเล็กน้อย เริ่มจากการคูณ (−1) กับจำนวนเต็ม *m* ใด ๆ

: *m*(−1) = (−1) + (−1) +...+ (−1) = −*m*

นี่เป็นความจริงที่น่าสนใจว่า จำนวนลบ คือ จำนวนลบหนึ่ง คูณกับจำนวนบวกนั่นเอง เพราะฉะนั้นผลคูณระหว่างจำนวนบวกกับจำนวนลบทำได้โดยการคูณปกติ แล้วคูณด้วย (−1)

: (−1)(−1) = −(−1) = 1

ในขณะนี้ เราสามารถสรุปการคูณระหว่างจำนวนเต็มสองจำนวนใด ๆ ได้แล้ว และนิยามนี้ยังขยายไปสำหรับเซตของเศษส่วน หรือ จำนวนตรรกยะ และขยายไปถึงจำนวนจริงและจำนวนเชิงซ้อน

หลายคนอาจสงสัยถ้าบอกว่า ผลคูณของ'ไร้จำนวน' คือ 1

รูปแบบนิยามเรียกซ้ำของการคูณเป็นไปตามกฎ

: *x* · 0 = 0
: *x* · *y* = *x* + *x*·(*y* − 1)

เมื่อ *x* เป็นจำนวนจริง และ *y* เป็นจำนวนธรรมชาติ เมื่อเรากำหนดนิยามของการคูณจำนวนธรรมชาติแล้ว เรายังขยายผลไปถึงจำนวนเต็ม จำนวนจริง และจำนวนเชิงซ้อนได้

## การคำนวณ
วิธีการคูณจำนวนโดยการทดลงกระดาษตามปกติ จำเป็นต้องใช้สูตรคูณที่ท่องจำ ซึ่งเป็นผลคูณของเลข 1−2 หลัก เพื่อให้สามารถตั้งคูณได้ แต่สำหรับวิธีการแบบชาวอียิปต์โบราณไม่เป็นเช่นนั้น ดังที่จะได้กล่าวต่อไป 

การคูณจำนวนมากกว่าสองจำนวนบนเลขฐานสิบอาจทำให้เกิดความเบื่อหน่าย และก่อให้เกิดความผิดพลาดได้ง่าย จึงมีการคิดค้นลอการิทึมสามัญ (ลอการิทึมฐานสิบ) เพื่อทำให้คำนวณง่ายขึ้น นอกจากนั้นสไลด์รูลก็เป็นเครื่องมือช่วยคูณจำนวนอย่างรวดเร็ว และได้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำประมาณสามหลัก และตั้งแต่ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 ก็มีการประดิษฐ์เครื่องคิดเลขเชิงกล ซึ่งสามารถคูณเลขได้โดยอัตโนมัติถึง 10 หลัก ปัจจุบันนี้ใช้เครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แทน ซึ่งสามารถช่วยประหยัดเวลาการคูณเลขไปได้อย่างมาก

### ขั้นตอนวิธีในประวัติศาสตร์
วิธีการคูณหลายวิธีมีการบันทึกไว้เป็นลายลักษณ์อักษรโดยอารยธรรมอียิปต์ กรีซ บาบิโลเนีย ลุ่มแม่น้ำสินธุ และจีน

#### อียิปต์

วิธีการคูณจำนวนเต็มและเศษส่วนของชาวอียิปต์โบราณ ดังเช่นที่ระบุไว้ใน Ahmes Papyrus เป็นการบวกต่อเนื่องกันและการเพิ่มค่าเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่น การหาผลคูณของ 13 กับ 21 ก่อนอื่นจะต้องเพิ่มค่า 21 เป็นสองเท่า 3 ครั้ง ซึ่งจะได้ 1 × 21 = 21, 2 × 21 = 42, 4 × 21 = 84, 8 × 21 = 168 จากนั้นจึงรวมพจน์ที่เหมาะสมเข้าด้วยกันจนได้ผลคูณ นั่นคือ

13 × 21 = (1 + 4 + 8) × 21 = (1 × 21) + (4 × 21) + (8 × 21) = 21 + 84 + 168 = 273

#### บาบิโลเนีย
เนื่องจากชาวบาบิโลนใช้ระบบเลขเชิงตำแหน่งฐานหกสิบ ซึ่งเทียบได้กับเลขฐานสิบของปัจจุบัน แต่มีสัญลักษณ์แทนเลขโดดในแต่ละหลักถึง 60 ตัว ดังนั้นการคูณของชาวบาบิโลนจึงคล้ายกับวิธีการตั้งคูณในปัจจุบัน แต่เนื่องจากเป็นการยากที่จะจดจำผลคูณที่แตกต่างกันทั้งหมด 60 × 60 จำนวน นักคณิตศาสตร์ชาวบาบิโลนจึงใช้ตารางการคูณ (สูตรคูณ) เข้าช่วย ตารางเหล่านี้ประกอบด้วยรายชื่อของพหุคูณ 20 จำนวนแรกของจำนวนที่สำคัญ *n* ซึ่งจะได้ *n*, 2*n*, ..., 20*n* ตามด้วยพหุคูณของ 10*n* นั่นคือ 30*n*, 40*n*, และ 50*n* การคำนวณผลคูณคือการบวกค่าในตารางผลคูณเข้าด้วยกัน เช่น 53*n* ก็หาได้จากการบวกค่าของ 50*n* กับ 3*n* เป็นต้น

#### จีน
ในตำราเรียนคณิตศาสตร์ของจีนชื่อว่า *[[Zhou Pei Suan Ching]]* (周髀算經) เมื่อ 300 ปีก่อนคริสตกาล และหนังสือ *[[The Nine Chapters on the Mathematical Art]]* (九章算術) ได้อธิบายวิธีการคูณโดยการเขียนเป็นตัวหนังสือ ถึงแม้ว่านักคณิตศาสตร์ชาวจีนสมัยก่อนจะใช้ลูกคิดคำนวณด้วยมือทั้งการบวกและการคูณ

#### ลุ่มแม่น้ำสินธุ
right|250px|thumb|การคูณระหว่าง 45 กับ 256 สังเกตว่าจำนวน 45 นั้นเรียงกลับหลักกัน ขั้นตอนการทดเลขจะกระทำในขั้นตอนสุดท้าย (ตัวหนา)ซึ่งจะได้ผลลัพธ์เป็น 45 × 256 = 11520
นักคณิตศาสตร์ชาวฮินดูในอารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุในสมัยก่อน ใช้กลวิธีที่หลากหลายเพื่อคำนวณการคูณ ซึ่งการคำนวณส่วนใหญ่จะทำบนกระดานชนวนขนาดเล็ก เทคนิคหนึ่งที่ใช้กันคือการคูณแลตทิซ (lattice multiplication) เริ่มตั้งแต่การวาดตารางขึ้นมาหนึ่งตาราง กำกับด้วยตัวตั้งและตัวคูณลงบนแถวและหลัก แต่ละช่องจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนตามแนวทแยง เป็นแลตทิซรูปสามเหลี่ยม ซึ่งเฉียงเป็นแนวเดียวกันทุกช่อง จากนั้นแต่ละช่องสี่เหลี่ยมให้เขียนผลคูณของเลขโดดที่กำกับไว้ลงไป ผลคูณของจำนวนจะหาได้จากการรวมแถวที่เป็นแนวเฉียงเข้าด้วยกันทีละหลัก

## สมบัติ
thumb|right|การคูณของจำนวน 0-10 ตัวกำกับเส้น = ตัวตั้ง แกน X = ตัวคูณ แกน Y = ผลคูณ

สำหรับจำนวนจริงและจำนวนเชิงซ้อน รวมทั้งจำนวนธรรมชาติ จำนวนเต็ม และ จำนวนตรรกยะ การคูณมีสมบัติต่อไปนี้:

;**[[สมบัติการสลับที่]]**
: ผลลัพธ์ของการคูณไม่ขึ้นกับลำดับของตัวตั้งและตัวคูณ:
::x\cdot y = y\cdot x

;**[[สมบัติการเปลี่ยนหมู่]]**
: ลำดับการดำเนินการคูณ(หรือการบวก)ไม่มีผลต่อผลลัพธ์:
::(x\cdot y)\cdot z = x\cdot(y\cdot z)

;**[[สมบัติการแจกแจง]]**
: เป็นจริงกับการคูณเหนือการบวก สมบัตินี้สำคัญมากเพราะใช้ทำให้นิพจน์พีชคณิตอยู่ในรูปอย่างง่าย:
::x\cdot(y + z) = x\cdot y + x\cdot z 

;**[[เอกลักษณ์การคูณ]]**
: เอกลักษณ์การคูณคือ 1 จำนวนใด ๆ คูณด้วยหนึ่งได้ผลลัพธ์เป็นจำนวนนั้น อาจเรียกสมบัตินี้ว่าสมบัติเอกลักษณ์:
::x\cdot 1 = x

;**[[สมาชิกศูนย์]]**
: จำนวนใด ๆ คูณด้วยศูนย์ ได้ผลลัพธ์เป็นศูนย์ สมบัตินี้เรียกว่าสมบัติการคูณด้วยศูนย์:
::x\cdot  0 = 0
:จำนวนธรรมชาติอาจรวมศูนย์หรือไม่ก็ได้ 

สมบัติบางประการของการคูณอาจเป็นจริงสำหรับจำนวนบางระบบเท่านั้น

;นิเสธ
:ลบหนึ่งคูณกับจำนวนใด ๆ เท่ากับตัวผกผันการบวกของจำนวนนั้น
::(-1)\cdot x = (-x)

:ลบหนึ่งคูณลบหนึ่งเป็นบวกหนึ่ง
::(-1)\cdot (-1) = 1

:จำนวนธรรมชาติไม่รวมจำนวนลบ

;**[[ตัวผกผัน]]**
:จำนวน x ใด ๆ นอกเหนือจากศูนย์ มี**[[ตัวผกผันการคูณ]]**คือ \frac{1}{x} ที่ x\cdot\left(\frac{1}{x}\right) = 1

;การคงการเรียงอันดับ
: การคูณด้วยจำนวนบวกคงอันดับความมากน้อย:
::ถ้า a > 0  แล้ว(ถ้า b > c แล้ว  ab > ac)
: การคูณด้วยจำนวนลบ**สลับ**อันดับความมากน้อย:
::ถ้า a  แล้ว(ถ้า b > c แล้ว  ab )
:ไม่มีการเรียงลำดับจำนวนเชิงซ้อน

ระบบคณิตศาสตร์นอกเหนือจากนี้ที่มีการดำเนินการ**คูณ**อาจไม่มีสมบัตินี้ทั้งหมด เช่น การคูณไม่มีสมบัติการสลับที่สำหรับเมทริกซ์และควอเทอร์เนียน

## ดูเพิ่ม
* การคูณอย่างง่าย
* ส่วนกลับ
* สูตรคูณ

## แหล่งข้อมูลอื่น
* Multiplication Worksheets
* Multiplication
* Arithmetic Operations In Various Number Systems

การคูณ
หมวดหมู่:เลขคณิตมูลฐาน
หมวดหมู่:การดำเนินการทวิภาค
หมวดหมู่:สัญกรณ์คณิตศาสตร์