負數的發(fā)現(xiàn)

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數學 來源: 高中學習網

人們在生活中經常會遇到各種相反意義的量。比如,在記帳時有余有虧;在計算糧倉存米時,有時要記進糧食,有時要記出糧食。為了方便,人們就考慮了相反意義的數來表示。于是人們引入了正負數這個概念,把余錢進糧食記為正,把虧錢、出糧食記為負?梢娬摂凳巧a實踐中產生的。

據史料記載,早在兩千多年前,我國就有了正負數的概念,掌握了正負數的運算法則。人們計算的時候用一些小竹棍擺出各種數字來進行計算。比如,356擺成||| ,3056擺成等等。這些小竹棍叫做“算籌”算籌也可以用骨頭和象牙來制作。

我國三國時期的學者劉徽在建立負數的概念上有重大貢獻。劉徽首先給出了正負數的定義,他說:“今兩算得失相反,要令正負以名之。”意思是說,在計算過程中遇到具有相反意義的量,要用正數和負數來區(qū)分它們。

劉徽第一次給出了正負區(qū)分正負數的方法。他說:“正算赤,負算黑;否則以邪正為異”意思是說,用紅色的小棍擺出的數表示正數,用黑色的小棍擺出的數表示負數;也可以用斜擺的小棍表示負數,用正擺的小棍表示正數。

我國古代著名的數學專著《九章算術》(成書于公元一世紀)中,最早提出了正負數加減法的法則:“正負數曰:同名相除,異名相益,正無入負之,負無入正之;其異名相除,同名相益,正無入正之,負無入負之!边@里的“名”就是“號”,“除”就是“減”,“相益”、“相除”就是兩數的絕對值“相加”、“相減”,“無”就是“零”。

用現(xiàn)在的話說就是:“正負數的加減法則是:同符號兩數相減,等于其絕對值相減,異號兩數相減,等于其絕對值相加。零減正數得負數,零減負數得正數。異號兩數相加,等于其絕對值相減,同號兩數相加,等于其絕對值相加。零加正數等于正數,零加負數等于負數!

這段關于正負數的運算法則的敘述是完全正確的,與現(xiàn)在的法則完全一致!負數的引入是我國數學家杰出的貢獻之一。

用不同顏色的數表示正負數的習慣,一直保留到現(xiàn)在,F(xiàn)在一般用紅色表示負數,報紙上登載某國經濟上出現(xiàn)赤字,表明支出大于收入,財政上虧了錢。

負數是正數的相反數。在實際生活中,我們經常用正數和負數來表示意義相反的兩個量。夏天武漢氣溫高達42°C,你會想到武漢的確象火爐,冬天哈爾濱氣溫-32°C一個負號讓你感到北方冬天的寒冷。

在現(xiàn)今的中小學教材中,負數的引入,是通過算術運算的方法引入的:只需以一個較小的數減去一個較大的數,便可以得到一個負數。這種引入方法可以在某種特殊的問題情景中給出負數的直觀理解。而在古代數學中,負數常常是在代數方程的求解過程中產生的。對古代巴比倫的代數研究發(fā)現(xiàn),巴比倫人在解方程中沒有提出負數根的概念,即不用或未能發(fā)現(xiàn)負數根的概念。3世紀的希臘學者丟番圖的著作中,也只給出了方程的正根。然而,在中國的傳統(tǒng)數學中,已較早形成負數和相關的運算法則。

除《九章算術》定義有關正負運算方法外,東漢末年劉烘(公元206年)、宋代揚輝(1261年)也論及了正負數加減法則,都與九章算術所說的完全一致。特別值得一提的是,元代朱世杰除了明確給出了正負數同號異號的加減法則外,還給出了關于正負數的乘除法則。他在算法啟蒙中

負數在國外得到認識和被承認,較之中國要晚得多。在印度,數學家婆羅摩笈多于公元628年才認識負數可以是二次方程的根。而在歐洲14世紀最有成就的法國數學家丘凱把負數說成是荒謬的數。直到十七世紀荷蘭人日拉爾(1629年)才首先認識和使用負數解決幾何問題。

與中國古代數學家不同,西方數學家更多的是研究負數存在的合理性。16、17世紀歐洲大多數數學家不承認負數是數。帕斯卡認為從0減去4是純粹的胡說。帕斯卡的朋友阿潤德提出一個有趣的說法來反對負數,他說(-1):1=1:(-1),那么較小的數與較大的數的比怎么能等于較大的數與較小的數比呢?直到1712年,連萊布尼茲也承認這種說法合理。英國數學家瓦里承認負數,同時認為負數小于零而大于無窮大(1655年)。他對此解釋到:因為a>0時,英國著名代數學家德?摩根 在1831年仍認為負數是虛構的。他用以下的例子說明這一點:“父親56歲,其子29歲。問何時父親年齡將是兒子的二倍?”他列方程56+x=2(29+x),并解得x=-2。他稱此解是荒唐的。當然,歐洲18世紀排斥負數的人已經不多了。隨著19世紀整數理論基礎的建立,負數在邏輯上的合理性才真正建立。


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