自然数用N
实数用R
正整数用N+ 或N*
负整数用N-
有理数用Q
0有多种定义,这里只举最为常见的几种。(楼上列举了许多是0的性质,但一般不作为定义)
一、自然数0的定义及其扩充。
1、根据皮亚诺(Peano)自然数公理体系,0就是自然数中首先出现的数。皮亚诺公理1就是:0属于自然数集。
2、自然数集的定义也可以以1为首先出现的自然数,那么公理1成为:1属于自然数集。这时0并不属于自然数集。相应地,0是作为自然数的扩充出现的。可以定义“扩大了的自然数集”,即定义0是任何两个相等自然数的差(当然先已经定义了减法),也可以用后面代数学中0的一般定义,将0并入这个扩大了的自然数集中。
3、整数、有理数、实数、复数中的0,都来源于自然数集中的0。在数集的扩张理论中,较小的数集都是以较大数集的序对或序列的一个等价类的形式嵌入较大数集的。比如把任意两个相同自然数的序对的等价类定义为整数(涵义就是这两个自然数的差),其中两个相同的自然数构成的序对的等价类就是0。
4、在皮亚诺公理中,只是抽象地定义了自然数。也可以用构造的方法构成集合论中的自然数。这样,自然数0被等同于空集,而1就是{空集},2就是{空集,{空集}},等等。
二、一般代数理论中的0。
在一般代数结构中,如果定义了加法运算(一般加法是可交换的),那么则定义0就是满足集中任何元素与之相加都仍得该元素性质的元素(也就是x+0=x这一性质)。如任何一个域中都有0元素,实数域中的0也可以这样定义。
如果一个代数结构没有定义加法,只定义了乘法,有时也可以说满足集中任何元素与之相乘都仍得0性质的元素(也就是0*x=0或x*0=0)。由于这里乘法没有交换律,所以有“左0元”和“右0元”之分。如数域K上N阶方阵关于乘法构成一个群,就可以说它有左、右0元。
顺变提一下,布尔(Boolean)代数中0是另一种符号,遵循的又是逻辑运算的法则了。
附:皮亚诺自然数公理(也就是自然数的公理化定义)
PA1:零是个自然数.
PA2:每个自然数都有一个后继(也是个自然数).
PA3:零不是任何自然数的后继.
PA4:不同的自然数有不同的后继.
PA5:(归纳公理)设由自然数组成的某个集含有零,且每当该集含有某个自然数时便也同时含有这个数的后继,那么该集定含有全部自然数.
有理数是整数和分数的统称,一切有理数都可以化成分数的形式。有理数可分为整数和分数也可分为三种,一;正数,二;0,三;负数。除了无限不循环小数以外的实数统称有理数。英文:rational number读音:yǒu lǐ shù整数和分数统称为有理数,任何一个有理数都可以写成分数m/n(m,n都是整数,且n≠0)的形式。任何一个有理数都可以在数轴上表示。其中包括整数和通常所说的分数,此分数亦可表示为有限小数或无限循环小数。这一定义在数的十进制和其他进位制(如二进制)下都适用。数学上,有理数是一个整数 a 和一个非零整数 b 的比(ratio),通常写作 a/b,故又称作分数。希腊文称为 λογο,原意为“成比例的数”(rational number),但中文翻译不恰当,逐渐变成“有道理的数”。 无限不循环小数称之为无理数(例如:圆周率π)有理数和无理数统称为实数。所有有理数的集合表示为Q。以下都是有理数: (1) 整数包含了:正整数、0、负整数统称为整数。 (2)分数包含了:正分数、负分数统称为分数。 (3)小数包含了:有限小数、无限循环小数。而且分数也统称小数,因为分小互化。 如3,-98.11,5.72727272……,7/22都是有理数。全体有理数构成一个集合,即有理数集合,用粗体字母Q表示,较现代的一些数学书则用空心字母Q表示。有理数集是实数集的子集,即Q?R。相关的内容见数系的扩张。有理数集是一个域,即在其中可进行四则运算(0作除数除外),而且对于这些运算,以下的运算律成立(a、b、c等都表示任意的有理数):①加法的交换律 a+b=b+a;②加法的结合律a+(
b+c)=(a+b)+c;③存在数0,使 0+a=a+0=a;④乘法的交换律 ab=ba;⑤乘法的结合律 a(bc)=(ab)c;⑥乘法的分配律 a(b+c)=ab+ac。0a=0 文字解释:一个数乘0还等于0。此外,有理数是一个序域,即在其上存在一个次序关系≤。0的绝对值还是0.有理数还是一个阿基米德域,即对有理数a和b,a≥0,b>0,必可找到一个自然数n,使nb>a。由此不难推知,不存在最大的有理数。值得一提的是有理数的名称。“有理数”这一名称不免叫人费解,有理数并不比别的数更“有道理”。事实上,这似乎是一个翻译上的失误。有理数一词是从西方传来,在英语中是(rational number),而(rational)通常的意义是“理性的”。中国在近代翻译西方科学著作,依据日语中的翻译方法,以讹传讹,把它译成了“有理数”。但是,这个词来源于古希腊,其英文词根为(ratio),就是比率的意思(这里的词根是英语中的,希腊语意义与之相同)。所以这个词的意义也很显豁,就是整数的“比”。与之相对,而“无理数”就是不能精确表示为两个整数之比的数,而并非没有道理(无理数就是无限不循环小数,π也是其中一个无理数)。
编辑本段运算
有理数加减混合运算 有理数的巧算
1.有理数加减统一成加法的意义: 对于加减混合运算中的减法,我们可以根据有理数减法法则将减法转化为加法,这样就可将混合运算统一为加法运算,统一后的算式是几个正数或负数的和的形式,我们把这样的式子叫做代数和。 2.有理数加减混合运算的方法和步骤: (1)运用减法法则将有理数混合运算中的减法转化为加法。 (2)运用加法法则,加法交换律,加法结合律简便运算。 一般情况下,有理数是这样分类的: 整数、分数;正数、负数和零;负有理数,正有理数。 初中数学书中介绍的用计算器做有理数运算
整数和分数统称有理数,有理数可以用a/b的形式表达,其中a、b都是整数,且互质。我们日常经常使用有理数的。比如多少钱,多少斤等。 凡是不能用a/b形式表达的实数就是无理数,又叫无限不循环小数。 在有理数中,不是无限不循环小数的小数就是分数。
编辑本段由来
古埃及人约于公元前17世纪初已使用分数,中国《九章算术》中也载有分数的各种运算。分数的使用是由于除法运算的需要。除法运算可以看作求解方程px=q(p≠0),如果p,q是整数,则方程不一定有整数解。为了使它恒有解,就必须把整数系扩大成为有理系。 关于有理数系的严格理论,可用如下方法建立。在Z×(Z -{0})即整数有序对(但第二元不等于零)的集上定义的如下等价关系:设 p1,p2 Z,q1,q2 Z - {0},如果p1q2=p2q1。则称(p1,q2)~(p2,q1)。Z×(Z -{0})关于这个等价关系的等价类,称为有理数。(p,q)所在的有理数,记为 。一切有理数所成之集记为Q。令整数p对应一于,即(p,1)所在的等价类,就把整数集嵌入到有理数的集中。因此,有理数系可说是由整数系扩大后的数系。 有理数集合是一个数域。任何数域必然包含有理数域。即有理数集合是最小的数域。 有理数是实数的紧密子集:每个实数都有任意接近的有理数。一个相关的性质是,仅有理数可化为有限连分数。 依照它们的序列,有理数具有一个序拓扑。有理数是实数的(稠密)子集,因此它同时具有一个子空间拓扑。采用度量,有理数构成一个度量空间,这是上的第三个拓扑。幸运的是,所有三个拓扑一致并将有理数转化到一个拓扑域。有理数是非局部紧致空间的一个重要的实例。这个空间也是完全不连通的。有理数不构成完备的度量空间;实数是的完备集。
编辑本段p进数
除了上述的绝对值度量,还有其他的度量将转化到拓扑域: 设p是素数,对任何非零整数a设 | a | p= p- n,这里pn是p的最高次幂除a 另外 | 0 | p= 0。对任何有理数,设。 则在上定义了一个度量。 度量空间不完备,它的完备集是p进数域。 一个困难的问题:有理数的边界在哪里? 根据定义,无限循环小数和有限小数(整数可认为是小数点后是0的小数),统称为有理数,无限不循环小数是无理数。 但人类不可能写出一个位数最多的有理数,对全地球人类,或比地球人更智慧的生物来说是有理数的数,对每个地球人来说,可能是无法知道它是有理数还是无理数了。因此有理数和无理数的边界,竟然紧靠无理数,任何两个十分接近的无理数中间,都可以加入无穷多的有理数,反之也成立。 竟然没有人知道有理数的边界,或者说有理数的边界是无限接近无理数的。 定理:位数最多的非无限循环有理数是不可能被写出的,尽管它的定义是有有限位,但它是无限趋近于无理数的,以致于没有手段进行判断。 证明:假设位数最多的非无限循环有理数被写出,我们在这个数的最后再加一位,这个数还是有限位有理数,但位数比已写出有理数多一位,证明原来写出的不是位数最多的非无限循环有理数。所以位数最多的非无限循环有理数是不可能被写出的。
编辑本段部分相关定理
整数
整数距离0的数值,,称为绝对值。0的绝对值
说明(2张)为0,负数的绝对值是它的相反数,正整数的绝对值是它本身。 整数还包括正数、负数和0。
正数和负数相加
同号相加,取相同的符号,把两数相加并加上符号。异号相加,取绝对值较大数的符号,用较大绝对值减去较小绝对值。 正数和负数是两种意义相反的量。 对一些具有相反意义的量可人为规定其正负。 0既不是正数也不是负数,它是正负数的分界。 整数可以看做分母为1的分数。 (5) + (+1) = (+6)
(-6) + (-1) = (-7)
(+7) + (-6) = (+1)
整数可以看作分母为1的分数。正整数、0、负整数、正分数、负分数都可以写成分数的形式,这样的数称为“有理数”。
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