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數學上0是自然數嗎

生活 更新时间:2024-08-23 08:19:43

衆所周知,我國上個世紀的數學教材中,0不是自然數。新世紀後,教材改版,把0列為自然數。這是為何?

我來解釋一下。因為這是康托爾集合論的需要。0和其他自然數有一個共同特性:僅僅做加法和乘法運算時會封閉。

數學上0是自然數嗎(原創為什麼)1

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(一)正整數N

我們知道,最早人類隻知道1,2,3,4,……這些數字。而這些數字,有一個共同的特點。那就是僅僅是做“ ”和“×”運算時,會形成一個封閉的集合,

例如:1 2=3

5×6=30

這些數字不管你怎麼加,怎麼乘,算出的結果,仍然是和自己一樣性質的數字。也就是說在這個範圍内封閉。我們把所有滿足這樣特性(僅僅做加法和乘法運算時會封閉)的數字,就是正整數,記做集合N 。 最早期的人們,認為正整數就是數字的全部。僅僅依靠1,2,3……這些數字,就已經鋪滿了數軸。

(二) 整數Z

後來随着生活水平的不斷提高,減法使用的次數逐漸提高。人們發現自然數在減法上不封閉。

例如:1-1=?

3-5=?

遇到這些問題,則直接颠覆了當時人民的世界觀。因為結果在正整數中找不到,于是發明了負數和0,來彌補這個問題。

雖然負數的廣泛接受,經曆了頗為坎坷的過程。例如法國數學家帕斯卡就認為,從3個蘋果中,減去4個蘋果,這是腦子有毛病吧,負數純粹就是胡說(關于負數問題以後有空仔細分析)。

19世紀後,負數和0的概念被廣泛接受,在“ ""×""-"三個法則下,這些數封閉。這類數字叫整數,用"Z"表示。

(三)有理數Q

然鵝,整數并沒有鋪滿數軸,平均分配物體問題,往往出現除不盡的時候,在“÷”運算中,往往會算出整數之外的新的數字。

例如:2÷3

3÷8

于是出現了分數。加上分數之後,“ ""×""-"“÷”四大運算都會封閉的範圍,整數加上分數,我們叫做有理數,記做Q。

數學上0是自然數嗎(原創為什麼)2

(四)實數R

但是,後來人們發現一些數字通過開方運算時,得出的結果,仍然在有理數中找不到,例如:邊長1的正方形對角線多長?

例如 a×a=2,a=?這樣的數永遠不能寫成兩個整數的商。

于是發明了無理數。有理數和無理數,我們統稱為實數,記做R

(五)複數C

再後來,人們計算一元三次方程時,明明有正根,代入求根公式,判别式确是負數。根本無法開平方,而且負數開方這樣的數字在有理數中找不到。

例如:b×b=-1,b=?

于是發明了虛數。實數和虛數,我們統稱為複數,記做C

正是有了複數的概念,我們便可以利用““ ""×""-"“÷””“開方”乘法“”各類運算,在數學的美麗世界中縱橫馳騁,不用擔心超綱。

綜上所述:正是因為0和其他自然數一樣,僅僅在:僅僅做加法和乘法運算時會封閉。例如0 6=6 ,0×3=0,做加法乘法時,得出的結果仍然沒有跳出自己的範圍。因此,在集合的封閉性上,0和其他自然數本質上是一樣的。

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