愛華網(wǎng)數(shù)的由來和發(fā)展1 數(shù)的由來與發(fā)展小論文
數(shù)的概念最初不論在哪個(gè)地區(qū)都是1、2、3、4……這樣的自然數(shù)開始的，但是記數(shù)的符號(hào)卻大小相同。
古羅馬的數(shù)字相當(dāng)進(jìn)步，現(xiàn)在許多老式掛鐘上還常常使用。
實(shí)際上，羅馬數(shù)字的符號(hào)一共只有7個(gè)：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1,000）。這7個(gè)符號(hào)位置上不論怎樣變化，它所代表的數(shù)字都是不變的。它們按照下列規(guī)律組合起來，就能表示任何數(shù)：
1．重復(fù)次數(shù)：一個(gè)羅馬數(shù)字符號(hào)重復(fù)幾次，就表示這個(gè)數(shù)的幾倍。如："III"表示"3"；"XXX"表示"30"。
2．右加左減：一個(gè)代表大數(shù)字的符號(hào)右邊附一個(gè)代表小數(shù)字的符號(hào)，就表示大數(shù)字加小數(shù)字，如"VI"表示"6"，"DC"表示"600"。一個(gè)代表大數(shù)字的符號(hào)左邊附一個(gè)代表小數(shù)字的符號(hào)，就表示大數(shù)字減去小數(shù)字的數(shù)目，如"IV"表示"4"，"XL"表示"40"，"VD"表示"495"。
3．上加橫線：在羅馬數(shù)字上加一橫線，表示這個(gè)數(shù)字的一千倍。如：" "表示 "15,000"，" "表示"165,000"。
我國(guó)古代也很重視記數(shù)符號(hào)，最古老的甲骨文和鐘鼎中都有記數(shù)的符號(hào)，不過難寫難認(rèn)，后人沒有沿用。到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，生產(chǎn)迅速發(fā)展，適應(yīng)這一需要，我們的祖先創(chuàng)造了一種十分重要的計(jì)算方法--籌算?；I算用的算籌是竹制的小棍，也有骨制的。按規(guī)定的橫豎長(zhǎng)短順序擺好，就可用來記數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算。隨著籌算的普及，算籌的擺法也就成為記數(shù)的符號(hào)了。算籌擺法有橫縱兩式，都能表示同樣的數(shù)字。
從算籌數(shù)碼中沒有"10"這個(gè)數(shù)可以清楚地看出，籌算從一開始就嚴(yán)格遵循十位進(jìn)制。9位以上的數(shù)就要進(jìn)一位。同一個(gè)數(shù)字放在百位上就是幾百，放在萬(wàn)位上就是幾萬(wàn)。這樣的計(jì)算法在當(dāng)時(shí)是很先進(jìn)的。因?yàn)樵谑澜绲钠渌胤秸嬲褂檬M(jìn)位制時(shí)已到了公元6世紀(jì)末。但籌算數(shù)碼中開始沒有"零"，遇到"零"就空位。比如"6708"，就可以表示為"┴ ╥ "。數(shù)字中沒有"零"，是很容易發(fā)生錯(cuò)誤的。所以后來有人把銅錢擺在空位上，以免弄錯(cuò)，這或許與"零"的出現(xiàn)有關(guān)。不過多數(shù)人認(rèn)為，"0"這一數(shù)學(xué)符號(hào)的發(fā)明應(yīng)歸功于公元6世紀(jì)的印度人。他們最早用黑點(diǎn)（·）表示零，后來逐漸變成了"0"。
說起"0"的出現(xiàn)，應(yīng)該指出，我國(guó)古代文字中，"零"字出現(xiàn)很早。不過那時(shí)它不表示"空無(wú)所有"，而只表示"零碎"、"不多"的意思。如"零頭"、"零星"、"零丁"。"一百零五"的意思是：在一百之外，還有一個(gè)零頭五。隨著阿拉數(shù)字的引進(jìn)。"105"恰恰讀作"一百零五"，"零"字與"0"恰好對(duì)應(yīng)，"零"也就具有了"0"的含義。
如果你細(xì)心觀察的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)羅馬數(shù)字中沒有"0"。其實(shí)在公元5世紀(jì)時(shí)，"0"已經(jīng)傳入羅馬。但羅馬教皇兇殘而且守舊。他不允許任何使用"0"。有一位羅馬學(xué)者在筆記中記載了關(guān)于使用"0"的一些好處和說明，就被教皇召去，施行了拶（zǎn）刑，使他再也不能握筆寫字。
但"0"的出現(xiàn)，誰(shuí)也阻擋不住?，F(xiàn)在，"0"已經(jīng)成為含義最豐富的數(shù)字符號(hào)。"0"可以表示沒有，也可以表示有。如：氣溫 ，并不是說沒有氣溫；"0"是正負(fù)數(shù)之間唯一的中性數(shù)；任何數(shù)（0除外）的0次冪等于1；0！=1（零的階乘等于1）。
除了十進(jìn)制以外，在數(shù)學(xué)萌芽的早期，還出現(xiàn)過五進(jìn)制、二進(jìn)制、三進(jìn)制、七進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、二十進(jìn)制、六十進(jìn)制等多種數(shù)字進(jìn)制法。在長(zhǎng)期實(shí)際生活的應(yīng)用中，十進(jìn)制最終占了上風(fēng)。
現(xiàn)在世界通用的數(shù)碼1、2、3、4、5、6、7、8、9、0，人們稱之為阿拉伯?dāng)?shù)字。實(shí)際上它們是古代印度人最早使用的。后來阿拉伯人把古希臘的數(shù)學(xué)融進(jìn)了自己的數(shù)學(xué)中去，又把這一簡(jiǎn)便易寫的十進(jìn)制位值記數(shù)法傳遍了歐洲，逐漸演變成今天的阿拉伯?dāng)?shù)字。
數(shù)的概念、數(shù)碼的寫法和十進(jìn)制的形成都是人類長(zhǎng)期實(shí)踐活動(dòng)的結(jié)果。
隨著生產(chǎn)、生活的需要，人們發(fā)現(xiàn)，僅僅能表示自然數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不行的。如果分配獵獲物時(shí)，5個(gè)人分4件東西，每個(gè)人人該得多少呢？于是分?jǐn)?shù)就產(chǎn)生了。中國(guó)對(duì)分?jǐn)?shù)的研究比歐洲早1400多年！自然數(shù)、分?jǐn)?shù)和零，通稱為算術(shù)數(shù)。自然數(shù)也稱為正整數(shù)。
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們又發(fā)現(xiàn)很多數(shù)量具有相反的意義，比如增加和減少、前進(jìn)和后退、上升和下降、向東和向西。為了表示這樣的量，又產(chǎn)生了負(fù)數(shù)。正整數(shù)、負(fù)整數(shù)和零，統(tǒng)稱為整數(shù)。如果再加上正分?jǐn)?shù)和負(fù)分?jǐn)?shù)，就統(tǒng)稱為有理數(shù)。有了這些數(shù)字表示法，人們計(jì)算起來感到方便多了。
但是，在數(shù)字的發(fā)展過程中，一件不愉快的事發(fā)生了。讓我們回到大經(jīng)貿(mào)部2500年前的希臘，那里有一個(gè)畢達(dá)哥拉斯學(xué)派，是一個(gè)研究數(shù)學(xué)、科學(xué)和哲學(xué)的團(tuán)體。他們認(rèn)為"數(shù)"是萬(wàn)物的本源，支配整個(gè)自然界和人類社會(huì)。因此世間一切事物都可歸結(jié)為數(shù)或數(shù)的比例，這是世界所以美好和諧的源泉。他們所說的數(shù)是指整數(shù)。分?jǐn)?shù)的出現(xiàn)，使"數(shù)"不那樣完整了。但分?jǐn)?shù)都可以寫成兩個(gè)整數(shù)之比，所以他們的信仰沒有動(dòng)搖。但是學(xué)派中一個(gè)叫希帕索斯的學(xué)生在研究1與2的比例中項(xiàng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有一個(gè)能用整數(shù)比例寫成的數(shù)可以表示它。如果設(shè)這個(gè)數(shù)為X，既然 ，推導(dǎo)的結(jié)果即 。他畫了一個(gè)邊長(zhǎng)為1的正方形，設(shè)對(duì)角線為x ，根據(jù)勾股定理 ，可見邊長(zhǎng)為1的正方形的對(duì)角線的長(zhǎng)度即是所要找的那個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)肯定是存在的?？伤嵌嗌?？又該怎樣表示它呢？希帕索斯等人百思不得其解，最后認(rèn)定這是一個(gè)從未見過的新數(shù)。這個(gè)新數(shù)的出現(xiàn)使畢達(dá)哥拉斯學(xué)派感到震驚，動(dòng)搖了他們哲學(xué)思想的核心。為了保持支撐世界的數(shù)學(xué)大廈不要坍塌，他們規(guī)定對(duì)新數(shù)的發(fā)現(xiàn)要嚴(yán)守秘密。而希帕索斯還是忍不住將這個(gè)秘密泄露了出去。據(jù)說他后來被扔進(jìn)大海喂了鯊魚。然而真理是藏不住的。人們后來又發(fā)現(xiàn)了很多不能用兩整數(shù)之比寫出來的數(shù)，如圓周率 就是最重要的一個(gè)。人們把它們寫成 等形式，稱它們?yōu)闊o(wú)理數(shù)。
有理數(shù)和無(wú)理數(shù)一起統(tǒng)稱為實(shí)數(shù)。在實(shí)數(shù)范圍內(nèi)對(duì)各種數(shù)的研究使數(shù)學(xué)理論達(dá)到了相當(dāng)高深和豐富的程度。這時(shí)人類的歷史已進(jìn)入19世紀(jì)。許多人認(rèn)為數(shù)學(xué)成就已經(jīng)登峰造極，數(shù)字的形式也不會(huì)有什么新的發(fā)現(xiàn)了。但在解方程的時(shí)候常常需要開平方如果被開方數(shù)負(fù)數(shù)，這道題還有解嗎？如果沒有解，那數(shù)學(xué)運(yùn)算就像走在死胡同中那樣處處碰壁。于是數(shù)學(xué)家們就規(guī)定用符號(hào)"ｉ "表示"-1"的平方根，即ｉ＝ ，虛數(shù)就這樣誕生了。"ｉ "成了虛數(shù)的單位。后人將實(shí)數(shù)和虛數(shù)結(jié)合起來，寫成 ａ＋ｂｉ的形式（a、b均為實(shí)數(shù)），這就是復(fù)數(shù)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們?cè)趯?shí)際生活中找不到用虛數(shù)和復(fù)數(shù)表示的量，所以虛數(shù)總讓人感到虛無(wú)縹緲。隨著科學(xué)的發(fā)展，虛數(shù)現(xiàn)在在水力學(xué)、地圖學(xué)和航空學(xué)上已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，在掌握和會(huì)使用虛數(shù)的科學(xué)家眼中，虛數(shù)一點(diǎn)也不"虛"了。
數(shù)的概念發(fā)展到虛和復(fù)數(shù)以后，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，連某些數(shù)學(xué)家也認(rèn)為數(shù)的概念已經(jīng)十分完善了，數(shù)學(xué)家族的成員已經(jīng)都到齊了?？墒?843年10月16日，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈密爾頓又提出了"四元數(shù)"的概念。所謂四元數(shù)，就是一種形如 的數(shù)。它是由一個(gè)標(biāo)量 （實(shí)數(shù)）和一個(gè)向量 （其中x 、y 、z 為實(shí)數(shù)）組成的。四元數(shù)的數(shù)論、群論、量子理論以及相對(duì)論等方面有廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，人們還開展了對(duì)"多元數(shù)"理論的研究。多元數(shù)已超出了復(fù)數(shù)的范疇，人們稱其為超復(fù)數(shù)。
由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，向量、張量、矩陣、群、環(huán)、域等概念不斷產(chǎn)生，把數(shù)學(xué)研究推向新的高峰。這些概念也都應(yīng)列入數(shù)字計(jì)算的范疇，但若歸入超復(fù)數(shù)中不太合適，所以，人們將復(fù)數(shù)和超復(fù)數(shù)稱為狹義數(shù)，把向量、張量、矩阿等概念稱為廣義數(shù)。盡管人們對(duì)數(shù)的歸類法還有某些分歧，但在承認(rèn)數(shù)的概念還會(huì)不斷發(fā)展這一點(diǎn)上意見是一致的。到目前為止，數(shù)的家庭已發(fā)展得十分龐大。
數(shù) 系
數(shù)系通常指包括自然數(shù)、整數(shù)、有理數(shù)、實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)的系統(tǒng)。
數(shù)的觀念具有悠久的歷史，尤其是自然數(shù)的觀念，產(chǎn)生在史前時(shí)期，詳情已難于追索，但對(duì)數(shù)系建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ)，則是19世紀(jì)下半期才完成。
自 然 數(shù)
建立自然數(shù)概念通常有基于基數(shù)與基于序數(shù)兩種方法。
基于基數(shù)的自然數(shù)概念可溯源于原始人類用匹配方法計(jì)數(shù)。古希臘人用小石卵記畜群的頭數(shù)或部落的人數(shù)?，F(xiàn)在使用的英語(yǔ)calculate（計(jì)算）一詞是從希臘文calculus（石卵）演變來的。中國(guó)古代《易·系辭》中說，上古結(jié)繩而治，后世圣人易之以書契，這都是匹配計(jì)算法的反映。
集合的基數(shù)具有元素"個(gè)數(shù)"的意義，當(dāng)集合是有限集時(shí)，該集合的基數(shù)就是自然數(shù)。由此可通過集合的并、交運(yùn)算定義自然數(shù)的加法與乘法（見算術(shù)）
為了計(jì)數(shù)，必須有某種數(shù)制，即建立一個(gè)依次排列的標(biāo)準(zhǔn)集合。隨后對(duì)某一有限集合計(jì)數(shù)。就是將該集合中每個(gè)元素順次與標(biāo)準(zhǔn)集合中的項(xiàng)對(duì)應(yīng)，所對(duì)應(yīng)的最后的項(xiàng)，就標(biāo)志著給定集合元素的個(gè)數(shù)。這種想法導(dǎo)致G.皮亞諾1889年建立了自然數(shù)的序數(shù)理論。
皮亞諾規(guī)定自然數(shù)集滿足下列五條公理，這里"集合"、"含有"、"自然數(shù)"、"后粥"等是不加定義的。
① 是自然數(shù)。
② 不是任何其它自然數(shù)的后繼。
③ 每個(gè)自然數(shù)都有一個(gè)后繼（a的后記為）
④ a/=b/蘊(yùn)含a=b
⑤ 設(shè)S是自然數(shù)的一個(gè)集合。如果S含有1，且S含有a / 蘊(yùn)含S含有 ，則S含有任何自然數(shù)。
公理⑤就是熟知的數(shù)學(xué)歸納法公理。一切自然數(shù)集記為{1, 2 , 3 ,…，n …}，簡(jiǎn)記為N。
從上述公理出發(fā)，可以定義加法和乘法，它們滿足交換律與結(jié)合律，加法與乘法滿足分配律。
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