数学中最基本的概念之一。
它是在人类长期社会实践中逐步形成的。最初,由于狩猎、捕鱼、采集果实活动的需要,首先形成了自然数的概念。在生产和生活的实践中,经常遇到某些东西有与无,人们便产生了零的概念。随着生产的不断发展,仅靠自然数并不能确切地表达出计量的结果,因而由需要便产生了正分数(或正有理数)。
人类在长期的计量活动中发现存在着不可公度的量,例如,正方形对角线与边长之间是不可公度的。为了精确地表示不可公度的量与量间的比值,产生了无理数。
无理数概念引入之前,曾用有理数去近似地表达这个不可公度量与量的比值。例如,就用其不足近似值1.41与其过剩近似值1.42表示成:1.41<<1.42。为表示相反意义的量,例如,人类的社会实践中,出现了“财产”与“债务”的问题,为了解释“财产”与“负债”引入了负数。
用“ ”和“”表示正数与负数的符号是15世纪末德国数学家维得曼引人的,然而直到16世纪还有许多数学家不认识负数,17世纪人们才对负数有了全面的认识并建立了负数的运算法则。有理数与无理数的全体组成实数系。实数在人类的相当长的社会实践中曾经发挥了极其重要的作用。
但它并不是完全的、自身封闭的系统,例如负数的平方根已不再是实数了。由于解二次及三次方程过程遇到了负数开平方的问题,这与实数发生了矛盾,必须扩大实数系才能解释上述的矛盾现象便产生了虚数。
实数与虚数的全体组成复数系。
数系发展过程表明:人类在长期的社会实践中,现实世界中的数量间的矛盾关系不断地反映到人们的头脑中来,形成了数学中的各种矛盾,不断地解决出现的各种矛盾,使数的概念不断扩大。没有对度量精确化的要求,就不会使自然数发展到有理数,有理数发展到无理数;没有相反意义量的出现,就不会有负数的产生;没有科学技术发展所提出的解二次、三次方程问题,复数的产生就不具备条件。数系不断地发展,也使数学运算中出现的矛盾不断地解决,从而使数学运算的限制范围不断被突破。
负数的引入,解决了减法中不够减的矛盾;分数解决了除法中不能整除的矛盾;无理数解决了开方运算中开不尽的矛盾;而虚数的引入则解决了负数不能开偶次方的矛盾。到目前为止,复数系还不能算是最后的完结。
数学家们正致力于超复数的研究,其中尤以四元素为代表,不仅在理论上已取得了一些成果,而且正将这些成果运用于数学以及其它自然科学领域。
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