让我们一起去体验一个历奇之旅,在数字宇宙里的奇妙旅程。
启航!问:数是什么?答:用来计数的东西!
数数正整数,我们可以用数来计数:1、2、3、4,从远古开始,人类已经用数来计数。这是个自然不过的行为。
你可以有 "3个朋友",田园上可以有 "6头牛"等等。
所以一开始就有:数数:{1, 2, 3, ...}(数数是英语 "counting number" 的直译,中文通常称为正整数)
在很长一段时间,人类在日常生活里只需要 "数数" 就够用了。
零
零对我们来说是个自然的概念,但对早期的人类则不是这样……如果什么都没有,你怎样计数?
例子:你可以数有多少条狗,但你不能数空间:
两条狗 | 零条狗?零只猫? |
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空的草地就是空的草地!
位置标志符
大约 3,000年前,人们开始使用零来分辨好像 4 和 40 等的数字,以避免混淆,人们用一个 "位置标志符",例如空位或特别符号,来显示 "这个位置没有数字"
5 2 |
所以 "5 2" 的意思是 "502" (5百,没有十,2个一) |
这就是零的初始概念。一千年后,人们开始把零当作一个数。我们可以这样想:我有 3个橙子,我全都吃了,现在我有零个橙子……!
整数,把零加到数数中就是一个新数集,叫 "非负整数":
非负整数:{0, 1, 2, 3, ……}
自然数,非负整數也叫 "自然数",但自然数的定义是存在争议的,在中国大陆,小学教科书对 "自然数" 定义是这样的:2000年左右以前:不包括 0:{1, 2, 3,……}(就是正整数或数数)
2000年左右以后:包括 0:{0, 1, 2, 3,……},所以如果要绝对清晰,就要声明是否包括零。
负数,数学的历史是充满了询问问题与寻找答案的过程的!一个好问题是,如果你可以向一个方向走,你也可以向相反方向走吗?我们可以向前数:1、2、3、4……
……那么,反过来数呢? 3、2、1、0…… 接下来是…… |
答案是:负数:
现在可以向前和向后数了
但数怎样可以是 "负" 的?小于零就是负数。
一个简单的例子是温度。 我们把摄氏零度(0° C)定义为水结冰的温度……再冷就是负的温度了。 所以−20° C 是零下 20°。 |
负头牛?理论上可以有负一头牛!想象这个情形,如果你刚卖了两头公牛,但你只找到一头交给买家……你便是拥有负一头牛……你欠一头牛,所以负数是实际存在的,我们要另一个数集了……
整数把负整数和非负整数的合并就是一个新数集,称为整数,整数:{……、-3、-2、-1、0、1、2、3、……}
整数包括零、正整数(数数)和负整数,它向正负方向无穷延续。
分数如果你想和另一个人共享一个橙子,你需要把橙子切成两半,你发明了一种新的数字!你用一个数(1)除以另一个数(2)来得到一半(1/2)同样,三个人(3)要共享四(4)块饼干……每个人得到(4/3)块,新数种,叫:
有理数,任何可以写成分数的数就是有理数,所以,若 "p" 和 "q" 是整数(如上),则 p/q 是个有理数。
例子:若 p 是 3 而 q 是 2,则:p/q = 3/2 = 1.5 是个有理数,唯一例外是当 q 等于零时,因为除以零是未定义的,有理数:{p/q:p 和 q 是整数,q 不等于零},所以一半(½)是个有理数,2 也是有理数,因为你可以把 2 写为 2/1,所以,有理数包括:所有整数,所有分数,
甚至 13.3168980325 也是个有理数,13.3168980325 = 133,168,980,325 / 10,000,000,000所有的数都包括在有理数里了,对吗?
可是,还有更多,人就是好奇的,在希腊数学家毕达哥拉斯的时代,有一个很具争议性的问题:2的平方根 边长为 "1" 的正方形的对角线有多长?
答案是 2 的平方根,等于 1.4142135623730950…但它不是一般的数,像3或三分之五…实际上问题的答案是不能用分数来表达的,
2 的平方根 ≠ p/q
所以它不是个有理数,去这里了解更多,惊艳!有些数不是有理数!它们叫什么?什么 "不是有理" 的?无理!
更新:20210423 104224