数的发展史ppt课件

数的发展史 1 数的出现 人类是动物进化的产物 最初也完全没有数量的概念 但人类发达的大脑对客观世界的认识已经达到更加理性和抽象的地步 这样 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 2 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 3 数的概念的形成大约是在30万年以前 记数是伴随着计数的发展而发展的 手指记数 亚里士多德 采用十进制是因为多数人生来具有十个手指 石子记数 结绳记数 刻痕记数 周易 系辞下 上古结绳而治 后世圣人 易之以书契 基普 印加 幼狼胫骨 捷克 4 大约五千年前 出现书写记数及相应的记数系统 几种古老文明的早期记数系统 5 巴比伦数字 六十进制 玛雅数字 二十进制 其余数字 十进制 记数系统的出现使数与数之间的运算成为可能 6 十进制 除了十进制以外 在数学萌芽的早期 还出现过五进制 二进制 三进制 七进制 八进制 十进制 十六进制 二十进制 六十进制等多种数字进制法 在长期实际生活的应用中 十进制最终占了上风 7 阿拉伯数字 现在世界通用的数码1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 人们称之为阿拉伯数字 实际上它们是古代印度人最早使用的 后来阿拉伯人把古希腊的数学融进了自己的数学中去 又把这一简便易写的十进制位值记数法传遍了欧洲 逐渐演变成今天的阿拉伯数字 数的概念 数码的写法和十进制的形成都是人类长期实践活动的结果 8 分数 随着生产的发展 在土地测量 天文观测 土木建筑 水利工程等活动中 都需要进行测量 在测量过程中 常常会发生度量不尽的情况 如果要更精确地度量下去 就必然产生自然数不够用的矛盾 例如 如果分配猎获物时 5个人分4件东西 每个人人该得多少呢 于是分数就产生了 这样 正分数就应运而生 据数学史书记载 三千多年前埃及纸草书中已经记有关于正分数的问题 引进正分数 这是数的概念的第一次扩展 中国对分数的研究比欧洲早1400多年 9 零 最初人们在记数时 没有 零 的概念 后来 在生产实践中 需要记录和计算的东西越来越多 逐渐产生了位值制记数法 有了这种记数法 零的产生就不可避免的了 我国古代筹算中 利用 空位 表示零 公元6世纪 印度数学家开始用符号 0 表示零 但是 把 0 作为一个数是很迟的事 引进数0 这是数的概念的第二次扩充 自然数 分数和零 通称为算术数 10 有理数 随着社会的发展 人们又发现很多数量具有相反的意义 比如增加和减少 前进和后退 上升和下降 向东和向西 为了表示这样的量 又产生了负数 正整数 负整数和零 统称为整数 如果再加上正分数和负分数 就统称为有理数 有了这些数字表示法 人们计算起来感到方便多了 11 新数 公元前580 前500 年前的希腊 那里有一个毕达哥拉斯学派 是一个研究数学 科学和哲学的团体 他们认为 数 是万物的本源 支配整个自然界和人类社会 因此世间一切事物都可归结为数或数的比例 这是世界所以美好和谐的源泉 他们所说的数是指整数 分数的出现 使 数 不那样完整了 但分数都可以写成两个整数之比 所以他们的信仰没有动摇 但是学派中一个叫希帕索斯的学生在研究1与2的比例中项时 发现没有一个能用整数比例写成的数可以表示它 如果设这个数为X 既然 推导的结果即x2 2 他画了一个边长为1的正方形 设对角线为x 根据勾股定理x2 12 12 2 可见边长为1的正方形的对角线的长度即是所要找的那个数 这个数肯定是存在的 可它是多少 又该怎样表示它呢 希帕索斯等人百思不得其解 最后认定这是一个从未见过的新数 12 无理数 这个新数的出现使毕达哥拉斯学派感到震惊 动摇了他们哲学思想的核心 为了保持支撑世界的数学大厦不要坍塌 他们规定对新数的发现要严守秘密 而希帕索斯还是忍不住将这个秘密泄露了出去 据说他后来被扔进大海喂了鲨鱼 然而真理是藏不住的 人们后来又发现了很多不能用两整数之比写出来的数 如圆周率就是最重要的一个 人们把它们写成 等形式 称它们为无理数 13 复数 有理数和无理数一起统称为实数 在实数范围内对各种数的研究使数学理论达到了相当高深和丰富的程度 这时人类的历史已进入19世纪 许多人认为数学成就已经登峰造极 数字的形式也不会有什么新的发现了 但在解方程的时候常常需要开平方如果被开方数负数 这道题还有解吗 如果没有解 那数学运算就像走在死胡同中那样处处碰壁 于是数学家们就规定用符号 i 表示 1 的平方根 即i 虚数就这样诞生了 i 成了虚数的单位 14 复数 后人将实数和虚数结合起来 写成a bi的形式 a b均为实数 这就是复数 在很长一段时间里 人们在实际生活中找不到用虚数和复数表示的量 所以虚数总让人感到虚无缥缈 随着科学的发展 虚数现在在水力学 地图学和航空学上已经有了广泛的应用 在掌握和会使用虚数的科学家眼中 虚数一点也不 虚 了 15 最新进展 数的概念发展到虚和复数以后 在很长一段时间内 连某些数学家也认为数的概念已经十分完善了 数学家族的成员已经都到齐了 可是1843年10月16日 英国数学家哈密尔顿又提出了 四元数 的概念 所谓四元数 就是一种形如的数 它是由一个标量 实数 和一个向量 其中x y z为实数 组成的 四元数的数论 群论 量子理论以及相对论等方面有广泛的应用 与此同时 人们还开展了对 多元数 理论的研究 多元数已超出了复数的范畴 人们称其为超复数 16 最新进展 由于科学技术发展的需要 向量 张量 矩阵 群 环 域等概念不断产生 把数学研究推向新的高峰 这些概念也都应列入数字计算的范畴 但若归入超复数中不太合适 所以 人们将复数和超复数称为狭义数 把向量 张量 矩阿等概念称为广义数 尽管人们对数的归类法还有某些分歧 但在承认数的概念还会不断发展这一点上意见是一致的 到目前为止 数的家庭已发展得十分庞大 17 数的发展过程 数是各种具体的量的抽象 从历史上看 人类对于数的认识 大体上是按照以下的逻辑顺序进行的 自然数 添正分数 正有理数 添零 非负有理数 添负数 有理数 添无理数 实数 添虚数 复数 自然数集 添零 扩大的自然数集 添正分数 算术数集 添负有理数 有理数集 添无理数 实数集 添虚数 复数集 18