理论教育 负数的定义及其在数学中的意义

负数的定义及其在数学中的意义

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:“不啊,这星期我们就开始学习负数了,好难,一直听不懂老师说什么。既然负数是小于零的,那学习它还有什么意义呢?”负数是数学术语,负数表示与正数意义相反的量。一个负数是其绝对值的相反数。在算筹中规定“正算赤,负算黑”,就是用红色算筹表示正数,黑色的表示负数。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。”

负数的定义及其在数学中的意义

妞妞今年五年级了,相对于低年级而言,学习课业负担大多了,知识点也更烦琐、难度更大,为此,开学前,妞妞就跟爸爸商量好,希望爸爸能帮助自己。

这天晚上,吃完晚饭后,妞妞来到书房问爸爸:“爸,大于零的数字是正数对吧。”

“是啊,小学数学学习的应该都是正数吧。”

“不啊,这星期我们就开始学习负数了,好难,一直听不懂老师说什么。既然负数是小于零的,那学习它还有什么意义呢?”妞妞问。

“可不能这么认为,任何正数加上负号就是负数了,那说明负数是正数的相反力量啊,从这一点出发,我们会发现生活中很多与负数有关的事,比如……”

那么,什么是负数呢?

负数是数学术语,负数表示与正数意义相反的量。负数用负号(Minus Sign,即相当于减号)“-”和一个正数标记,如-2,代表的就是2的相反数。于是,任何正数前加上负号便成了负数。一个负数是其绝对值的相反数。在数轴线上,负数都在0的左侧,最早记载负数的是我国古代的数学著作《九章算术》。在算筹中规定“正算赤,负算黑”,就是用红色算筹表示正数,黑色的表示负数。两个负数比较大小,绝对值大的反而小。

人们在生活中经常会遇到各种相反意义的量。比如,在记账时有余有亏;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,人们就考虑用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。可见正负数是生产实践中产生的。

据史料记载,早在两千多年前,中国就有了正负数的概念,掌握了正负数的运算法则。人们计算的时候用一些小竹棍摆出各种数字来进行计算。这些小竹棍叫作“算筹”,算筹也可以用骨头和象牙来制作。

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。刘徽第一次给出了正负区分正负数的方法。他说:“正算赤,负算黑;否则以斜正为异。”意思是说,用红色的小棍摆出的数表示正数,用黑色的小棍摆出的数表示负数;也可以用斜摆的小棍表示负数,用正摆的小棍表示正数。(www.daowen.com)

中国古代著名的数学专著《九章算术》(成书于公元一世纪)中,最早提出了正负数加减法的法则:“正负数曰:同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之;其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之。”这里的“名”就是“号”,“除”就是“减”,“相益”“相除”就是两数的绝对值“相加”“相减”,“无”就是“零”。

用现在的话说就是:“正负数的加减法则是:同符号两数相减,等于其绝对值相减,异号两数相减,等于其绝对值相加。零减正数得负数,零减负数得正数。异号两数相加,等于其绝对值相减,同号两数相加,等于其绝对值相加。零加正数等于正数,零加负数等于负数。”

这段关于正负数的运算法则的叙述是完全正确的,与现在的法则完全一致,负数的引入是中国数学家杰出的贡献之一。

用不同颜色的数表示正负数的习惯,一直保留到现在。现在一般用红色表示负数,报纸上登载某国经济上出现赤字,表明支出大于收入,财政上亏了钱。

负数是正数的相反数。在实际生活中,我们经常用正数和负数来表示意义相反的两个量。夏天武汉气温高达42℃,你会想到武汉的确像火炉冬天哈尔滨气温-32℃,一个负号让你感到北方冬天的寒冷。

在现今的中小学教材中,负数的引入,是通过算术运算的方法引入的:只需以一个较小的数减去一个较大的数,便可以得到一个负数。这种引入方法可以在某种特殊的问题情景中给出负数的直观理解。而在古代数学中,负数常常是在代数方程的求解过程中产生的。对古代巴比伦的代数研究发现,古巴比伦人在解方程中没有提出负数根的概念,即不用或未能发现负数根的概念。3世纪的希腊学者丢番图的著作中,也只给出了方程的正根。然而,在中国的传统数学中,已较早形成负数和相关的运算法则。

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任何正数前加上负号都等于负数。0加上负号就不是负数!在数轴线上,负数都在0的左侧,没有最小的负数,所有的负数都比自然数小。比零小(<0)的数用负号(即相当于减号)“-”标记。例如:-1就是一个负数,读作:负1。

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