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無理數加無理數

生活 更新时间:2025-02-03 13:41:56

最近2期我講解了無理數相關知識,其中介紹了無理數是如何被人類發現的,以及無理數到底是不是數做了一次梳理。但是有個問題一直沒解決,那就是“無理數”為啥叫“無理”?無理意思是沒有道理嗎?為啥無理數叫沒有道理的數,今天我來談談這個問題。

首先還是回歸到原始的社會中來,那個時候的原始人并不懂數學,所以對什麼是數更是一臉蒙圈,但是為了生存的方便性,原始人不得不自己定義一些東西用于區别。比如上一期提到的計數問題,當一個原始人打獵一天後打了3隻兔子,第二天又打了4隻兔子,但是3和4還并未被發明出來,請問原始人如何區别第一天和第二天打獵的情況?

無理數加無理數(無理數中的無理)1

很簡單用“一一對應”法就可以解決,詳細操作流程就是,我們暫時命名第一天的兔子為:A1、A2、A3,第二天的兔子為:B1,、B2、B3、B4。那麼原始人隻需把第一天的兔子A1和第二天的兔子B1拿出來一一對應,然後把A2和B2拿出來對應,再把A3和B3拿出來對應,最後發現B4找不到對應的了,就證明第2天比第1天打的兔子多,于是原始人明白如何計數了。

這種方法雖然在現如今看來非常費力,但是你要考慮到當時的原始社會,文明幾乎沒發展,人的智力也處于低位,能夠發明這種計數方式,已經比其它動物甩了幾條街了。

無理數加無理數(無理數中的無理)2

從剛剛的例子就可以看出,其實我們最直觀能理解的數隻有整數,比如0,1,2,3等等。當然随着文明的發展,人們發現僅僅靠整數來計數也不是很方便。比如到了農耕社會時代,張三今天收入1串錢,我們計數為1,但是張三如果以前欠李四1串錢,我們如何表達?還是計數為1顯然不合理了,所以此時如果發明負數,那麼我就可以計數為:-1。

所以随着負數的發現,人類所擁有的數字就是正整數和負整數。到此為止,我們能夠直觀理解的數基本已經開發完畢。但是僅僅有了整數還不夠,因為數是一個靜态的東西,必須要有運算才行,所以人們發明了四種非常容易理解的運算:加、減、乘、除。我們終于可以用整數進行各種加減乘除了,愉快的運算。

無理數加無理數(無理數中的無理)3

事情發展到這裡還沒完,我們發明的整數雖然說用處很大,但是整數這是一個抽象的數學概念,能否看見整數了,于是我們發明了數軸。數軸這個東西太安逸了,我們發明的整數居然可以在數軸上都找到相應的位置來表達,這樣一來抽象的數就可以用可視化的數軸上的位置來表示,這又是人類數學上的一個巨大的進步。

但是數軸上的點,我們的整數可以完全表達出來,不過我們很容易發現,數軸上兩個整數其實中間是有間隔的,比如數軸上的1和2中間就間隔了一小段。既然數軸上能表示所有數,那麼間隔的這一小段肯定也有其它數的存在,比如1和2最中間的這個點,其實就是1/2。發現沒?分數可表示中間間隔的一小段的數。而且分數是如何組成的,不就是兩個整數相除嘛。所以如果我們把整數定義成我們的基本單位,其實分數也是由基本單位構成。那麼就帶來一個非常重要的問題。

數軸上兩個整數之間的間隔上的數,是否都可以用分數來表示?或者換一種說法,數軸上兩個整數之間的間隔的數,是否可以由基本單位構成(注意這裡的基本單位就是整數)。要回答這個問題有點難,不過我們憑借直覺可以得出兩個結論:兩個整數之間的間隔肯定有無限個數存在,因為一條線段理論上可以一直平分下去無休止。而我們又恰好發現,兩個整數相除,也就是p/q這個組合,也能表示無限個數,因為整數本身就是無限個。

無理數加無理數(無理數中的無理)4

既然兩個整數之間的間隔有無限個數存在,而p/q的形式也可以表示無限個數,我們很想當然的就認為p/q這種形式可以把數軸上的所有數都表達出來。這是很直觀就能得出的結論,但是随着根号2被發現,人類居然找到了一些“奇葩”的數,這些數居然無法用p/q表達出來,這非常奇怪,很沒有道理。難道p/q這種形式不能把數軸上的所有數都表達出來?還存在無法表達的數?

正是由于數軸上存在一些“奇葩”數,不能用p/q表達出來,也就是不能用整數表達出來,所以我們就把這種奇葩數認為是沒有道理的數,也就是“無理數”。與之相對應的就是“有理數”,所以我們看一個數到底是否是有理數,就看這個數是否可以表達為p/q這種形式。也就是一個數隻要能被整數組合表達出來,我們就說這個數是有理數。

所以大家明白了吧,之所以叫無理數,其沒有道理的數就體現在這個數“無法用整數組合進行表達”,僅此而已。而且随着數學的不斷發展,我們最開始認為這種奇葩數畢竟在數軸上是占少部分,但是我們驚訝發發現,無理數的數量遠遠大于有理數的數量,無理數有無限個,有理數也有無限個,但是無理數就是要比有理數更多。為啥兩個都是無限個,還能比較誰更多,以後再談。我是小彭來給您解惑,如果喜歡文章可關注。

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