数的发展史

首页 > 教育新闻 > 教育杂谈/2016-09-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]


来源:海韵互联


  提到数,大家都不陌生。小学期间我们学习了自然数和正分数;在初一学习了负数以后,解决了在正有理数不够减的问题,数的范围扩充为有理数;在初二又学习了无理数,解决了开方开不尽的矛盾,数的范围进一步扩充为实数;在高中,我们为了解方程的需要又引入了虚数单位i,数系最终达到复数系。实际上,时至今日数系已构造得非常的完备和缜密。然而你是否知道,数系的形成和发展并非完全遵循上述演变过程,又是否知道人类智慧在此过程中经历的种种曲折和艰辛。



  一、 古代数字及计数法


  人类最初完全没有数量的概念。而是在漫长的生活实践中,由于记事和分配生活用品等方面的需要,才逐渐产生了数的概念。比如捕获了一头野兽,就用1块石子代表。捕获了3头,就放3块石子。“结绳记事"也是地球上许多相隔很近的古代人类共同做过的事。《周易·系辞下》记载“上古结绳而治,后世圣人,易之以书契”。东汉郑玄称:“事大,大结其绳;事小,小结其绳。结之多少,随物众寡”。以结绳和书契记数的方法遍及世界各地。


  数的概念最初不论在哪个地区都是1、2、3、4……这样的自然数开始的,但是记数的符号却大不相同。古代巴比伦人的数字用点来表示,五个点表示5,八个点表示8,九个点表示9,点太多,数不清时,发明了专用的计数符号,“<”表示10,“T”表示360等等;在中国,一二三四五六七八九十百千万这13个数字在甲骨文中就已经出现。古罗马的数字相当进步。罗马数字的符号一共只有7个: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)。这7个符号位置上不论怎样变化,它所代表的数字都是不变的。它们按照下列规律组合起来,就能表示任何数。


  1、重复次数:一个罗马数字符号重复几次,就表示这个数的几倍。如:“III”表示“3”;“XXX”表示“30”。


  2、右加左减:一个代表大数字的符号右边附一个代表小数字的符号,就表示大数字加小数字,如“VI”表示“6”,“DC”表示“600”。一个代表大数字的符号左边附一个代表小数字的符号,就表示大数字减去小数字的数目,如“IV”表示“4”,“XL”表示“40”,“VD”表示“495”。


  3、上加横线:在罗马数字上加一横线,表示这个数字的一千倍。
随着人类社会的进步,数字也在逐渐变大,即开始变得无穷无尽。然而代表数的符号却只有那么不多的几个或十几个,怎么办呢?只有把几个符号拼凑在一起表示更多的数,这就要个规则。计数的规则计数法。历史上,在不同的时代,不同的地域,不同的文化中产生计数制度可以说是五花八门,不一而足。主要介绍一下几种:


  ①、简单累数制如罗马数字所采用 :3888=MMMDCCCLXXXVIII。
  ②、分级符号制如古埃及僧侣文字:10,20,……90以及100,200,……900等等都采用特殊的符号来表示。
  ③、乘法累数制如在中国:214557=二十一万四千五百五十七。
  ④、位置制计数法:即今天所说的阿拉伯数码的计数方法。阿拉伯数字实际上是印度人发明的,只不过有阿拉伯人传播到欧洲,经过改进并发扬光大并被称作阿拉伯数字。位置制计数法的出现,为一切计算都提供了极大地方便,真可谓数系发展的第一个里程碑。这就是自然数系发展的简过程。



  二、有理数系


  位置制记数法的出现,标志着人类掌握的数的语言,已从少量的文字个体,发展到了一个具有完善运算规则的数系。人类第一个认识的数系,就是常说的“自然数系”。


  随着生产、生活的需要,人们发现,仅仅能表示自然数是远远不行的。一旦要知道一块地的面积,一段绳子的长度,一块肉或一袋面粉的重量,自然数就不够用了。也就是说,人们在生产和生活中开始使用尺子、量器和称的时候,分数就应运而生了。


  中国古代的数学著作《九章算术》里最早论述了分数运算的系统方法。这在印度出现于7世纪,比我国晚400多年。欧洲更要推迟1400多年。


  同样,负数也是在生产实践中产生的。人们在生活中经常会遇到各种相反意义的量。比如,在记帐时有余有亏;在计算粮仓存米时,有时要记进粮食,有时要记出粮食。为了方便,人们就考虑了相反意义的数来表示。于是人们引入了正负数这个概念,把余钱进粮食记为正,把亏钱、出粮食记为负。我国三国时期的学者刘徽在建立负数的概念上有重大贡献。刘徽首先给出了正负数的定义,他说:“今两算得失相反,要令正负以名之。”意思是说,在计算过程中遇到具有相反意义的量,要用正数和负数来区分它们。