有理数的历史

有理数这个名字值得一提。“有理数”这个名字令人费解,有理数并不比其他数更“合理”。其实这似乎是翻译上的一个错误。有理数一词来源于西方,在英语中是有理数,rational通常是“理性”的意思。中国近代翻译西方科学著作,按照日本的翻译方法翻译成“有理数”。不过这个词来源于古希腊,它的英文词根是ratio,意思是比率(这里的词根是英文,希腊语的意思是一样的)。所以这个词的意思也很明确,就是整数的“比”。相比之下,“无理数”是一个不能精确表示为两个整数之比的数,但也不是没有道理。

起初,数字的概念始于自然数,如1,2,3,4...无论它们位于何处,但用于计数的符号大小相同。

古罗马的数字相当先进,现在很多老挂钟也经常使用。

其实罗马数字只有七个符号:I(代表1),V(代表5),X(代表10),L(代表50),C(代表100),D(代表500),M(代表65438)。无论这七个符号的位置如何变化,它们所代表的数字都是一样的。它们可以根据下列定律组合起来表示任何数字:

1.重复次数:一个罗马数字符号重复多少次,意味着这个数字的几倍。比如“三”就是“3”的意思;“XXX”的意思是“30”。

2.右加左减:在代表小数字的符号右边附加一个代表大数字的符号,表示大数字加上小数字,如“VI”代表“6”,“DC”代表“600”。在代表大数字的符号左边附有代表小数字的符号,表示大数字减去小数字的数字,如“IV”代表“4”,“XL”代表“40”,“VD”代表“495”。

3.加横线:在罗马数字上加一条横线,表示是那个数字的1000倍。例如,“”表示“15000”,“表示“165000”。

在中国古代,记谱法也非常重要。最古老的记谱法见于甲骨文和钟鼎,但难以书写和辨认,故不为后人所用。到了春秋战国时期,生产迅速发展。为了满足这种需要,我们的祖先创造了一种非常重要的计算方法——计算。计算用的计算芯片是用竹签和骨头做的。按照指定的长度顺序排列,可用于计数和计算。随着计算的普及,计算和准备的安排成了计算的标志。有两种类型的计算和排列,水平和垂直,两者都可以表示相同的数字。

从计算代码中没有“10”可以清楚地看出,计算从一开始就严格遵循十进制。超过9位数的数字将输入一位数。同样的数字,百里有百,万里有万。这种计算方法在当时是非常先进的。因为十进制在6世纪末才真正在世界其他地方使用。但数字计算中没有“零”,遇到“零”就有空位。例如,“6708”可以表示为“┴ ╥".”数字里没有“零”,所以很容易出错。所以后来有人把铜钱放在空白处以免出错,这可能与“零”的出现有关。然而,大多数人认为,数学符号“0”的发明应归功于6世纪的印度人。他们先用一个黑点()表示零,后来逐渐变成了“0”。

说到“零”的出现,需要指出的是,“零”字在古代汉字中出现的很早。但当时并不是指“一无所有”,只是指“零碎”和“不多”。如“奇”“零星”“奇”。“105”的意思是:有一个100的分数。随着阿拉伯数字的引入。“105”正好读作“105”,“零”字对应“0”,所以“零”有“0”的意思。

如果你仔细看,你会发现罗马数字里没有“0”。其实在公元5世纪,“0”就传入了罗马。但是教皇既残忍又守旧。他不允许任何人用“0”。一位罗马学者在笔记中记录了一些关于“0”用法的好处和解释,于是被教皇召见,执行了“zɣn”的惩罚,使他不能再握笔写字。

但是没有人能阻止“0”的出现。现在,“0”成了最有意义的数字符号。“0”可以表示“否”或“是”。比如0℃的温度不代表没有温度;“0”是正数和负数之间唯一的中性数;任何数(0除外)的0的幂等于1;0!=1(零的阶乘等于1)。

除了十进制,在数学萌芽的早期,也出现过很多数字十进制,比如五、二进制、三进制、七、八、十进制、十六进制、二十、六进制等等。在长期的实际应用中,十进制终于占了上风。

目前国际上通用的数字1,2,3,4,5,6,7,8,9,0称为阿拉伯数字。事实上,它们最早是由古印度人使用的。后来,阿拉伯人将古希腊的数学融入到自己的数学中,并将这种简单易记的十进制记数法传遍了整个欧洲,逐渐演变成了今天的阿拉伯数字。

数字的概念,数字的书写,十进制的形成,都是人类长期实践活动的结果。

随着生产生活的需要,人们发现仅仅用自然数来表示是远远不够的。如果五个人在分配猎物时分享四样东西,每人应该得到多少?于是分数就产生了。中国学习分数比欧洲早1400多年!自然数、分数和零通常被称为算术数。自然数也称为正整数。

随着社会的发展,人们发现很多量都有相反的含义,如增与减,进与退,升与降,东与西。为了表示这样一个量,产生了一个负数。正整数、负整数和零统称为整数。如果加上一个正分数和一个负分数,统称为有理数。有了这些数字表示,人们觉得计算起来方便多了。

然而,在数字化发展的过程中,一件不愉快的事情发生了。让我们回到2500年前的希腊,那里有一个毕达哥拉斯学派,一个研究数学、科学和哲学的团体。他们认为“数”是万物的本源,支配着整个自然界和人类社会。所以世界上的一切都可以归结为一个数或者数的比,这是世界美好和谐的源泉。当他们说数字时,他们指的是整数。分数的出现让“数”变得不那么完整。但是分数可以写成两个整数的比值,所以他们的信仰没有动摇。但是学校里一个叫希帕索斯的学生,在研究1比2的比例中的中项时,发现没有一个用整数比写的数可以代表它。如果设这个数为x,由于推导的结果是x2=2。他画了一个边长为1的正方形,设对角线为x,根据勾股定理x2=12+12=2,可以看出边长为1的正方形的对角线的长度就是要求的数,这个数一定存在。但是多少钱呢?怎么表达?希帕索斯和其他人感到迷惑不解,最后认定这是一个从未见过的新数字。这个新数的出现震惊了毕达哥拉斯学派,动摇了他们哲学思想的核心。为了保持支撑世界的数学大厦不倒塌,他们规定新数字的发现应该严格保密。而希帕索斯还是忍不住把秘密泄露出去。据说他后来被扔进海里喂鲨鱼。然而,真相是无法隐藏的。人们后来发现了很多不能用两个整数的比值来写的数,比如圆周率,这是最重要的一个。人们把它们写成π,以此类推,称之为无理数。

有理数和无理数统称为实数。实数范围内各种数的研究,使数学理论达到了相当先进和丰富的水平。此时,人类历史已经进入19世纪。很多人认为数学上的成就已经达到顶峰,不会再有数字形式的新发现。