Этапы исторического развития числа

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 12Следующая ⇒

1 этап. Сравнение групп предметов по количеству с помощью установления взаимнооднозначного соответствия между элементами множеств (1 шкура - 1 горшок).

2 этап. Использование множеств-посредников для сравнения по количеству (зарубки на палке о количестве в прошлом году).

3 этап. Использование универсальных множеств для обозначения кол-ва (1 луна; 5 пальцев на руке: луна оленей; рука оленей).

4 этап. Возникновение числительных и нумерации, абстрагирование числа от конкретного множества.

5 этап. Становление теорий числа: количественной и порядковой.

2. Основные идеи количественной и порядковой теорий натурального числа

Количественная теория натурального числа:

Г. Кантор, XIX в. Основные понятия – множество, взаимнооднозначное соответствие.

В том случае, если каждому элементу множества Х соответствует единственный элемент из множества У, то говорят, что между этими множествами установлено взаимнооднозначное соответствие.

Х У

Рассмотрим 2 бесконечных множества:

(1) множество натуральных чисел 1, 2, 3, 4, 5, …n, …

(2) множество четных натур. чисел 2, 4, 6, …2n, …( подмножество (1));

Так как ряд четных чисел можно пронумеровать с помощью натуральных чисел, то между этими двумя множествами можно установить взаимнооднозначное соответствие. Если между множеством и его некоторым подмножеством нельзя установить взаимнооднозначное соответствие, то множество является конечным.

Если между двумя конечными множествами можно установить взаимнооднозначное соответствие, то эти множества называются равночисленными.

Отношение «быть равночисленными» на множестве всех множеств является рефлексивным, симметричным, транзитивным, а значит, является отношением эквивалентности. Поэтому отношение «быть равночисленным» разбивает множество всех множеств на классы. В эти классы попадут самые различные множества. Общее между ними – одинаковое количество элементов (в класс «5» - 5 цветов, 5 пальцев).

Натуральным числом называют общее свойство класса не пустых, конечных, равночисленных множеств.

Покажем, как операции над числами определяются через операции над множествами. Обозначим через n(А) количество элементов в множестве А.

Введем операцию сложения над числами через операцию объединения над множествами.

Суммой чисел a и b называется количество элементов в объединении множеств А и В, которое равно а + b = n(АÈ В) = n(А) + n(В), при условии, что АÇ В = Æ.

Порядковая теория натурального числа:

Джузеппе Пеано, XIX в. Основные понятия: единица, операции: непосредственно следовать за, сложение, умножение.

В основе теории – аксиомы Пеано, которые являются свойствами натурального ряда чисел.

1 аксиома. Единица непосредственно не следует ни за каким натуральным числом.

2 аксиома. Любое натуральное число непосредственно следует не более чем за одним натуральным числом.

3 аксиома. Если к натуральному числу х добавить 1, то получим непосредственно следующее натуральное число х`, т.е. х + 1= х`.

4 аксиома. С помощью добавления единицы к натуральному числу можно получить весь ряд натуральных чисел.

Познание ребенком понятия числа происходит одновременно в рамках количественной и порядковой теорий.

Нумерации

Нумерация - графическое изображение числа.

Существуют разные способы изображения числа. У разных народов в разное время существовали разные способы изображения чисел:

Иероглифическая нумерация (Др. Египет) – числа изображались с помощью рисунков. Клинопись (Вавилон) – использовались горизонтальные и вертикальные клинышки. Буквенная нумерация – числа изображались в виде букв, первая буква числительного (penta - p). Алфавитная нумерация: а) греческая; б) славянская.

Первые 9 чисел – обозначаются первыми 9 буквами алфавита; следующие 9 букв обозначают десятки; следующие – сотни. Чтобы запись числа отличалась от записи букв, ставилась титла – волнистая черточка над буквой. Римская нумерация. Для записи числа использовались 7 знаков: I – 1, V – 5, X – 10, L – 50, C – 100, D – 500, M – 1000. Все остальные числа записывались с помощью этих знаков на основе известных правил. Арабская нумерация (пользуемся и теперь). Придумали в Индии, европейцы переняли у арабов. Используется 10 знаков – цифры: 0, 1, …., 9.

Системы счисления

Система счисления – это совокупность способов записи чисел и выполнения действий над числами.

Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В позиционных – значение каждого знака в записи числа зависит от занимаемой им позиции (222), а в непозиционной – не зависит (CCXXII).

К позиционным системам счисления относятся: десятичная (используется 10 знаков для записи чисел – 0, 1, 2, …, 8, 9), двоичная (используется 2 знака – 0, 1) и т.п.

Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.

а) Чтобы перевести число из любой позиционной системы счисления в десятичную, надо представить это число в стандартном виде (например,

в десятичной системе счисления, 2134 = 2∙ 10³+1∙ 10²+3∙ 10¹+4∙ 10⁰,

в двоичной системе счисления, 1101₂ = 1∙ 2³ + 1∙ 2² + 0∙ 2¹ +1∙ 2⁰,

затем выполнить все действия: 1101₂ = 1∙ 2³ + 1∙ 2² + 0∙ 2¹ +1∙ 2⁰= 8+4+0+1= 13.

Полученный результат и будет искомой записью числа в десятичной системе счисления, т.е. 1101₂ = 13.

б) Чтобы перевести число из десятичной системы счисления в любую позиционную, надо делить это число на основание системы до тех пор, пока делимое не станет меньше делителя. Затем надо записать все остатки снизу вверх (или справа налево).

13│ 2

Полученный результат и будет искомой записью числа, 1 6│ 2

т.е. 13 = 1101₂. 0 3│ 2

1 1│ 2

Арифметические действия с многозначными числами в любой позиционной системе счисления выполняются также как и в десятичной, т.е. числа записываются в столбик разряд под разрядом. А для выполнения действий с однозначными числами

а\в

составляются таблицы. Например, в двоичной системе счисления:

₊111₂

101₂

1100₂

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒