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初中數學科學記數法和近似數

教育 更新时间:2024-08-18 03:40:04

看到這一章的題目,在讀的初中同學們肯定異口同聲地回答“當然是”

但是像筆者這樣四十多歲的人,在中學時0還不是自然數

初中數學科學記數法和近似數(數學世界漫遊指南)1

這是為什麼呢?

畢達哥拉斯對數字有着深刻的理解,在對數字進行了歸納與總結後,得出了一套關于數字的理論。

首先是自然數,這幾乎是人與生俱來就能感受到的數學知識,包括很多動物都能對“多”、“少”産生一個清晰的概念。人類每隻手有五個手指,兩隻手就有十個手指,在長期的演化中,就很容易将一個手指與一個自然界中的物體産生對應,而這也是自然數存在的基礎。

1、2、3、4、5……

現在課本也把數字0歸于自然數的序列,在很多年前我本人小學的時候自然數是不包括0的

事實上數字0要比其它自然數1、2、3、4、5……出現要晚得多。

最早大約1500年前的印度人首先發明了數學0,用以表示“什麼也沒有”、“絕對的空”、“無”的概念。後來流傳到了古代阿拉伯地區,一直到13世紀才由一個商人把數字0帶到了歐洲。

當時的歐洲數學界為此非常震驚,甚至恐慌,因為0有很多奇妙和數學性質,比如說任何一個不為0的數如果除以0,就會得到∞(無窮大),這讓幾乎所有的數學都大驚失色,甚至會有人因為在計算中使用了0而被以異端的名義被絞死。可以想象那個時代的歐洲是多麼的落後愚昧,不愧為“黑暗的中世紀”。

但是很多人在使用0和負數進行計算的時候,又覺得很方便,于是很多數字家在公開場合都宣稱0是邪惡的,但又私底下用得不亦樂乎,就這樣,兩三百年過去了,直至約公元15,16世紀0和負數才逐漸被歐洲所認同,也正是如此,才使西方數學有快速發展,為啟蒙運動、文藝複興帶來了數學基礎。

所以0的出現比其它自然數是要晚得多的,那0什麼時候被界定為自然數呢?

在我們國家,

初中數學科學記數法和近似數(數學世界漫遊指南)2

,肯定是在1993年以後,因為1993年,國家标準委頒布了《物理科學和技術中使用的數學符号》(GB 3102.11-93),在這裡,首次把自然數集合寫成:

N={0,1,2,3……}

那麼,0為什麼會進入自然數這裡就不得不提到一個偉大的數學家,意大利數學家G.皮亞諾。在發生了第二次數學危機後,人們開始認識到0無窮小的重要性,皮亞諾參照歐幾裡德幾何“五大幾何公設”,以最基礎的幾個不證自明的公理開始推導整個數學大廈,于是在1889年他出版了《幾何原理的邏輯表述》一書首次提出了“皮亞諾公設”

自然數集N是指滿足以下條件的集合:

①N中有一個元素,記作1。

②N中每一個元素都能在 N 中找到一個元素作為它的後繼者。

③1是0的後繼者。

④0不是任何元素的後繼者。

⑤不同元素有不同的後繼者。

⑥(歸納公理)N的任一子集M,如果1∈M,并且隻要x在M中就能推出x的後繼者也在M中,那麼M=N。

好吧,你以為自然數就那麼簡單嗎?

初中數學科學記數法和近似數(數學世界漫遊指南)3

20世紀初,大數學家羅素和其老師懷特海,曾經合作寫了一本《數學原理》[1]這是一本集哲學、數學和數理邏輯之大成的一本皇皇巨著。因此羅素赢得了學術上的崇高地位和榮譽,在說到哲學史和數學史的時候,沒有人能踢開這位偉大的數學哲學家。但是由于此書内容十分艱深,晦澀難懂,一般人甚至專門從事數學原理研究的專家,有時候也沒法完全學懂弄通。

就是這樣一本書,光描寫和定義1,就寫了三百多頁,等到寫1 1=2,那都是362頁了。

初中數學科學記數法和近似數(數學世界漫遊指南)4

你還以為1是那麼簡單嗎?

有了1,就有了2,就有了3……

于是有了自然數N,自然而然也就有了負整數{-1,-2,-3……}

自然而然就有了整數,{……-3,-2,-1,0,1,2,3……}


[1] 科普作家盧昌海先生在一篇科普讀物是介紹了這個故事——《羅素寫﹤數學原理﹥十年賺了負50英鎊》。

《數學原理》這本書有四千多頁,篇幅浩繁,羅素将手稿裝了兩個箱子,雇了四輪馬車運到劍橋大學出版社。出版社對出版這部巨著的“利潤”進行了評估,得出一個很不鼓舞人心的結果:-600英鎊。當然,劍橋大學出版社并非唯利是圖的地方,他們願意為這樣的巨著賠上一些錢,問題是600英鎊在當時實在是一個不小的數目,他們隻能承擔一半左右——約300英鎊。剩下的300英鎊怎麼辦呢?在羅素與懷特海的申請下,皇家學會慷慨解囊,贊助了200英鎊。但最後的100英鎊實在是沒辦法籌措了,隻能攤派到羅素和懷特海這兩位作者頭上,每人50英鎊。

對于這一結果,羅素在自傳中感慨地寫道:我們用10年的工作每人賺了負50英鎊。

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