漫談有理數(shù)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)


  在小學里,同學們學習了自然數(shù)、零和分數(shù),現(xiàn)在,又學習了負數(shù)。這些數(shù)統(tǒng)稱為有理數(shù)。但是,你想過沒有,有理數(shù)是怎么產(chǎn)生的?

  很久很久以前,人類的祖先群居在森林里、山洞中,身上披的是獸皮和樹葉,吃的是山上的野獸、樹上的野果和水里的魚,終年靠狩獵為生。那時候,雖然每天獵取的食物不多,但仍然有一個記數(shù)的問題。開始,人們只是以”多”和“少來區(qū)分。漸漸地,有人想到可以扳著手指頭來數(shù)(shu)數(shù),因為那時每天狩獵的結(jié)果也只是“屈指可數(shù)”的水平。再后來,狩獵的工具改進了,水平也提高了,當獵物超過十個以后,“屈指”已不可數(shù),于是又想到在一條繩子上打結(jié)來記數(shù)。周代(公元前10世紀前后)《易經(jīng)·系辭》中記載的“上古結(jié)繩而治”,指的就是那個遠古的時代。又過了不知多少年代,人們漸漸感到“結(jié)繩’不但麻煩,而且時間一長往往記不清這些“結(jié)”指的是什么了,終于想到要用一些符號來表示各種不同的東西和各種東西的數(shù)目,出現(xiàn)了最早的數(shù)字。例如,公元前三、四千年我國西安的半坡遺址和公元前近二千年的二里頭遺址的陶文中,就有 |  ||  |||  ||||× 或X ∧ 或個 + 八  + |等符號,它們分別表示
                   1  2  3  4  5  6  7  8  70。

  在殷墟的甲骨文卜辭中,也有許多數(shù)字(參見《中國數(shù)學的世界之最》一文)。在國外,大約在公元八世紀有一種印度的數(shù)字傳入阿拉伯,它們是:
      ?  ∧ ∨    10。等等,它們分別表示l:2、工4、5、5、7:8、9、10.這種數(shù)字后來由阿拉伯傳人歐洲,被歐洲人稱作阿拉伯拉字。這些數(shù)字符號,在使用過程中經(jīng)人們不斷的改進,最后演變成現(xiàn)在我們所使用的數(shù)字。

  數(shù)字的出現(xiàn),給人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大的方便。但如何用盡量少的數(shù)字來表示那么多的數(shù)呢?這個問題,在中國人首先創(chuàng)法了十進位置制記數(shù)法以后,才最終得到圓滿的解決。

  打獵有時兩人合作才能獵獲一只兔子,有時五人合作一共獵獲二頭羊。如何分配這些食物呢?起初,人們只知道“二分一”、”五分二’;后來,才逐漸形成了分數(shù)的概念,記錄下來,就是“二分之一”、“五分之二”、... ...,這也是中國人首創(chuàng)的!吨荀滤憬(jīng)》中已大量使用分數(shù),《九章算術(shù)》(約公元前100~50年)給出了相當完整的分數(shù)理論,比歐洲同類著作大約早1400年。我們現(xiàn)在所說的分數(shù)除法把除數(shù)“顛倒相乘”,就是我國古代教學家劉徽(公元前三世紀)的原話。
 
  人類對零的認識比較晚。打不到野獸,空手而歸,這是最初對“零”的印象──空虛、饑餓、一無所有。在記錄這種情況時,各民族大多不約而同地用空位來表示。后來,又用符號“□”表示空位(有人推測這是個空無一物的牲畜欄),慢慢地就演化成現(xiàn)的“0”了。

  正如偉大導師恩格斯所精辟論斷的那樣“數(shù)和形的概念不是從其他任何地方,而是從現(xiàn)實世界中得來的”。

  在小學教學中,算式“2-3”給我們的印象是“不夠減”。但學習了《有理教》的知識以后,我們就能解決這個問題了。有理數(shù)包括正數(shù)、負數(shù)和0。正負效的概念也是從生產(chǎn)實際的需要中產(chǎn)生的。生產(chǎn)發(fā)展了,一方面,人們的“財富”多起來,同時也促使人們“互通有無”,進行交換。于是,人們把私有財產(chǎn)記為正,欠債記為負;收入記為正,支出記為負;運進記為正,運出記為負;超出記為正,不足記為負... ...人們從這些具有相反意義的量中抽象出了正數(shù)和負數(shù)的概念。負數(shù)是相對于正數(shù)而言的。正數(shù)和負數(shù)既相互對立,又相互依存。我們的祖先不僅最早認識到負數(shù)的存在,而且總結(jié)出正負數(shù)的加減運算法則(如《九章算術(shù)》),這在當時也是一件具有世界意義的重大創(chuàng)造。

    由于生產(chǎn)實踐的需要,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,數(shù)的概念一直在不斷地擴充。目前,對于人類已經(jīng)掌握的數(shù)的概念,其關(guān)系可綜述為:



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