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有理數與無理數之和是有理數對嗎

圖文 更新时间:2025-02-02 16:55:52

有理數與無理數之和是有理數對嗎?如果一個數是兩個整數的比值(例如,1 / 10、-5 / 23、1543 / 10等等),那麼它就是有理數否則,它就是非理性的,下面我們就來聊聊關于有理數與無理數之和是有理數對嗎?接下來我們就一起去了解一下吧!

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有理數與無理數之和是有理數對嗎

如果一個數是兩個整數的比值(例如,1 / 10、-5 / 23、1543 / 10等等),那麼它就是有理數。否則,它就是非理性的。

當你聽到“理性”和“非理性”這兩個詞時,你可能會想到冷靜、善于分析的電視劇《星際迷航》裡的斯波克先生(Mr. Spock)和電視劇《識骨尋蹤》裡頭腦冷靜、情緒多變的斯波克博士(Dr. Spock)之間的區别。除非你是數學家,否則你可能不會想到整數與平方根的比值,這種東西會讓我們當中的非數學家感到困惑,就像我們聽到女王用克林貢語演唱的《波西米亞狂想曲》一樣。

但在數學領域,詞彙有時有特定的含義,與日常用法非常不同,有理數和無理數之間的區别,與推理、邏輯以及原始的情感沖動沒有任何關系。

記住“比率”這個詞

埃裡克·D·柯拉齊克(Eric D. Kolaczyk)解釋道:“在記住有理數和無理數之間的區别時,想想一個詞:比率。”他是波士頓大學數學和統計系的教授,也是該大學Rafik B. Hariri計算和計算科學與工程研究所的主任。

柯拉齊克說:“如果你能把一個數寫成兩個整數的比率(例如,1 / 10、-5 / 23、1543 / 10等等),那麼我們就把它歸為有理數。否則,我們就說這是無理數。”

你可以将一個整數或一個分數(整數的一部分)表示為一個比率,用一個稱為分子的整數加上另一個稱為分母的整數。把分母除以分子。這可以給你一個數字,比如1/4或500/10(也就是50)。

與有理數相比,無理數是相當複雜的。正如數學世界網站(Wolfram MathWorld)解釋的那樣,它們不能用分數來表示,當你試圖把它們寫成一個有小數點的數字時,這些數字就會一直持續下去,沒有任何停止或重複的模式。

那麼,什麼樣的數字會表現得如此瘋狂呢?基本上,那些描述複雜事物的。也許最著名的無理數是π,希臘字母p,表示圓周長與圓直徑之比。正如數學家斯蒂文·波卡特(Steven Bogart)在1999年《科學美國人》的一篇文章中解釋的那樣,無論圓有多大,比值總是等于圓周率。自從大約4000年前巴比倫的數學家們開始嘗試計算圓周率以來,一代又一代的數學家們一直孜孜不辍,創造出了越來越長的不重複模式的小數串。2019年,谷歌研究人員埃瑪·哈庫拉·艾沃(Emma Hakura Iwao)成功地将圓周率擴展到31415926535897位或者31.4萬億個小數位,這比之前最高紀錄高出9萬億位數。

有時,一個平方根,也就是一個數的一個因數,當它與自己相乘時,得到的是一個數,它是無理數,除非它是一個完全平方的整數,比如416的平方根。其中一個最明顯的例子是√2,結果是1.414加上一個無限的非循環數字串。這個值對應于正方形對角線的長度,這是古希臘人在勾股定理中最先描述的。

為什麼我們要用“理性”和“非理性”這兩個詞?

為什麼我們稱它們為理性和非理性?這似乎有點模糊。柯拉齊克說:“我們确實通常用‘理性’來表示基于理性或類似的東西。”根據《牛津英語詞典》,這個詞在數學中的使用似乎早在13世紀的英國文獻中就出現了。如果你把‘理性’和‘比例’都追溯到它們的拉丁詞根,你會發現廣義上來說,這兩個詞根都與‘推理’有關。”

更清楚的是,理數和無理數在文明的進步中都扮演了重要的角色。馬克·澤加雷利(Mark Zegarelli)是一名數學老師,寫了10本《傻瓜們》系列叢書,他解釋說:“雖然語言可能可以追溯到人類的起源,但數字的出現要晚得多。采獵者可能不需要太多的數字精度,隻需要粗略估計和比較數量的能力。”

澤加雷利說:“他們需要像‘我們沒有蘋果了’這樣的概念,他們不需要知道,‘我們正好有152個蘋果。’”

但是,當人類開始開辟土地來創建農場、建造城市、制造和交易商品,遠離他們的家園時,他們需要一個更複雜的數學。

柯拉齊克說:“假設你建了一所屋頂,其高度與從底部到最高點的距離相等。屋頂表面從頂部到外緣的延伸有多長?上升(橫移)總是√2的因數。這也是一個無理數。”

洛斯阿拉莫斯國家實驗室信息系統和建模組的科學家和數學家嘉莉·馬諾爾(Carrie Manore)說:“在技術先進的21世紀,無理數繼續發揮着關鍵作用。”

馬諾爾表示:“π顯然是第一個不合理的數字,我們需要它來确定圓的面積和周長。它對計算角度至關重要,而角度對導航、建築、測量、工程等都至關重要。無線電頻率通信依賴于包含圓周率的正弦和餘弦此外,無理數在複雜的數學中扮演着關鍵角色,使高頻股票交易、建模、預測和大多數統計分析成為可能,所有這些活動使我們的社會保持活躍。”

這樣的例子不勝枚舉。馬諾爾談到:“事實上,在現代社會,我們幾乎可以反過來問,無理數在哪裡沒有被使用?”

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