当我们人类伸出手指指向某个物体比如说“一个苹果”的时候,数字1就诞生了。
一个苹果,一个苹果,一个苹果……这个动作就是数数(counting),我们可以用不同的语音来命名这些动作:1、2、3起初在某些部落人们甚至没有给3以上的数字命名。
他们数数的时候就是这样:1、2、3、很多、太多了、怎么这么多……这里我们需要的其实是一个好的“计数法”,比如10进制,我们可以有:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、……21、22……101、102……现在我们就得到了正整数,或者叫自然数。
对正整数,我们可以定义加法“+”,随便两个正整数相加我们得到的还是正整数。
相当于我们把两堆苹果划拉到一块儿。
我们还可以定义加法的逆运算,减法“-”,我有一些苹果,比如m个,我从中间拿走n个,剩下m-n个苹果,这就是减法。
但对减法而言,m和n的取值现在是有限制的,m必须大于n。
这是苹果施加给我们的限制,假如我们把这个问题形式化,游戏化,我们可以设想m和n都是任意正整数,如果这样的话,我们发现运算将不封闭了。
此时我们必须引入数字0,以及负整数。
0,正整数和负整数整体构成了整数。
我们可以把整数放在数轴上表示,原点表示0,往右移动一个单位是1,再移动一个是2……,从0出发往左移动一个单位是-1,再往左移动一个是-2……我们发现整数在数轴上是分立的。
设想我们重复地做加法,比如2+2+2,加了三次,我们把这个 *** 作定义为乘法,对乘法而言,任何两个整数相乘还是整数。
这很好,不需要对数的定义进行扩充。
我们现在来设想乘法的逆运算,把一个数m分成n份,每一份是m/n,这里首先n不能是0,其次对任意的m和n,m/n不一定是整数。
最简单的把1分成2份,1/2就不落在数轴的整数的点上。
m/n也叫比,我们可以把m/n称为合乎比例的数(rational number),这就是有理数,所谓有理数就是合乎比例的数。
现在在数轴上我们觉得就密密麻麻的了。
那么数轴上所有的点都对应一个有理数吗?我们在直觉上很可能会认为是,但从数学上我们很容易构造出一个特例。
假设一个边长为1的正方形,它对角线的长度就无法表示为两个整数的比的形式。
这就是无理数(这个证明的思路是反证法,你可以假设可以,然后推出矛盾)。
我们现在就有了有理数和无理数,有理数和无理数统称为实数,实数对应的就是数轴上的每一个点。
数的定义还可以继续扩充,比如-1的开方可以定义为纯虚数i。
i这是一些基本的数学概念:在初中阶段,我们研究的数都是实数:实数可分为有理数和无理数,有理数包含整数和分数,整数又包含正整数,0和负整数。
整数(integer)就是像-3,-2,-1,0,1,2,3,10等这样的数。
整数的全体构成整数集,整数集是一个数环。
在整数系中,零和正整数统称为自然数。
-1、-2、-3、…、-n、…(n为非零自然数)为负整数。
则正整数、零与负整数构成整数系。
整数不包括小数、分数。
有理数是一个整数a和一个正整数b的比,例如3/8,通则为a/b。
0也是有理数。
有理数是整数和分数的集合,整数也可看做是分母为1的分数。
注意,这里所说的分数包含的范围比我们小学时所学的范围要大,因为所有的有限小数和无限循环小数都可以化为分数,所以在有理数的概念中,把有限小数和无限循环小数也看为分数,所以为了方便理解,可以这么来理解,整数,分数,有限小数和无线循环小数都是有理数。
在初中阶段,数学研究的主要是实数,实数中,不是有理数的实数就是无理数,即无理数的小数部分是无限不循环的数。
我们常用的无理数主要有以下几种形式:无限不循环小数,即使是小数位数字出现的很有规律的数,如1.212212221……,开方开不尽的数,如根号5,9的三次方根;一些三角函数值,如cos30°;sin60°,等等;一些特殊含义的符号,圆周率pai,等
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