Дійсні числа та їх властивості
Содержание
Піфагор стверджував, що число лежить в основі світу нарівні з основними стихіями. Платон вважав, що число пов`язує феномен і ноумен, допомагаючи пізнавати, порівнювати і робити висновки. Арифметика походить від слова "аріфмос" - Число, основа основ в математиці. Ним можна описати будь-який об`єкт - від елементарного яблука до абстрактних просторів.
Потреби як фактор розвитку
На початкових етапах становлення суспільства потреби людей обмежувалися необхідністю вести рахунок - один мішок зерна, два мішки зерна і т. д. Для цього досить було натуральних чисел, безліч яких є нескінченною позитивну послідовність цілих чисел N.
Пізніше, з розвитком математики як науки, виникла необхідність в окремому полі цілих чисел Z - воно включає в себе негативні величини і нуль. Його поява на побутовому рівні було спровоковано тим, що в первинній бухгалтерії необхідно було якось зафіксувати борги і збитки. На науковому рівні негативні числа уможливили рішення найпростіших лінійних рівнянь. Крім іншого, тепер стало можливим зображення тривіальної системи координат, т. К. З`явилася точка відліку.
Наступним кроком стала необхідність введення дробових чисел, так як наука не стояла на місці, все нові і нові відкриття вимагали теоретичної бази для нового поштовху зростання. Так з`явилося поле раціональних чисел Q.
Нарешті, раціональність перестала задовольняти запити, адже всі нові висновки вимагали обґрунтування. З`явилися поле дійсних чисел R, праці Евкліда про неспівмірності деяких величин в силу їх ірраціональності. Тобто давньогрецькі математики позиціонували число не тільки як константу, а й як абстрактну величину, яка характеризується відношенням несумірних величин. Завдяки тому що з`явилися дійсні числа, "побачили світ" такі величини, як "пі" і "е", Без яких сучасна математика не змогла б відбутися.
Фінальним нововведенням стало комплексне число C. Воно відповіло на ряд питань і спростувало раніше введені постулати. Через стрімке розвитку алгебри результат був передбачуваний - маючи дійсні числа, рішення багатьох завдань було неможливо. Наприклад, завдяки комплексним числам виділилися теорії струн і хаосу, розширилися рівняння гідродинаміки.
Теорія множин. Кантор
Поняття нескінченності в усі часи викликало суперечки, тому що його не можна було ні довести, ні спростувати. У контексті математики, яка оперувала строго вивіреними постулатами, це проявлялося найбільш явно, тим більше що теологічний аспект все ще мав вагу в науці.
Однак завдяки роботам математика Георга Кантора все з плином часу стало на свої місця. Він довів, що нескінченних множин існує безліч, і те, що поле R більше поля N, нехай вони обидва і не мають кінця. У середині XIX століття його ідеї гучно називали маячнею і злочином проти класичних, непорушних канонів, однак час усе розставив на свої місця.
Основні властивості поля R
Дійсні числа мають не тільки ті ж властивості, що й подможества, які в них включені, але і доповнені іншими в силу масшабності своїх елементів:
- Нуль існує і належить полю R. c + 0 = c для будь-якого c з R.
- Нуль існує і належить полю R. c х 0 = 0 для будь-якого c з R.
- Ставлення c: d при d &ne- 0 існує і є дійсним для будь-яких c, d з R.
- Поле R впорядковано, тобто якщо c &le- d, d &le- c, то c = d для будь-яких c, d з R.
- Додавання в поле R є комутативним, тобто c + d = d + c для будь-яких c, d з R.
- Множення в поле R є комутативним, тобто c х d = d х c для будь-яких c, d з R.
- Додавання в поле R є асоціативним, тобто (c + d) + f = c + (d + f) для будь-яких c, d, f з R.
- Множення в поле R асоціативно, тобто (c х d) х f = c х (d х f) для будь-яких c, d, f з R.
- Для кожного числа з поля R існує йому протилежне, таке що c + (-c) = 0, де c, -c з R.
- Для кожного числа з поля R існує йому зворотне, таке що c х c-1 = 1, де c, c-1 з R.
- Одиниця існує і належить R, так що c х 1 = c, для будь-якого c з R.
- Має силу розподільний закон, так що c х (d + f) = c х d + c х f, для будь-яких c, d, f з R.
- В поле R нуль НЕ дорівнює одиниці.
- Поле R є транзитивним: якщо c &le- d, d &le- f, то c &le- f для будь-яких c, d, f з R.
- В поле R порядок і складання взаємопов`язані: якщо c &le- d, то c + f &le- d + f для будь-яких c, d, f з R.
- В поле R порядок і множення взаємопов`язані: якщо 0 &le- c, 0 &le- d, то 0 &le- c х d для будь-яких c, d з R.
- Як негативні, так і позитивні дійсні числа безперервні, тобто для будь-яких c, d з R знайдеться таке f з R, що c &le- f &le- d.
Модуль в поле R
Дійсні числа включають в себе таке поняття, як модуль. 
Позначається він як | f | для будь-якого f з R. | f | = F, якщо 0 &le- f і | f | = -f, Якщо 0 gt; f. Якщо розглядати модуль як геометричну величину, то він являє собою пройдену відстань - неважливо, "пройшли" ви за нуль в мінус або вперед до плюса.
Комплексні і дійсні числа. Що спільного і в чому відмінності?
За великим рахунком, комплексні і дійсні числа - це одне і те ж, хіба що до першого приєдналася уявна одиниця i, квадрат якої дорівнює -1. Елементи полів R і С можна представити у вигляді такої формули:
- c = d + f х i, де d, f належать полю R, а i - уявна одиниця.
Щоб отримати c з R в даному випадку f просто вважають рівним нулю, тобто залишається тільки дійсна частина числа. В силу того що поле комплексних чисел володіє тим же набором властивостей, що і поле дійсних, f х i = 0, якщо f = 0.
Що стосується практичних відмінностей, то, наприклад, в поле R квадратне рівняння не вирішується, якщо дискримінант від`ємний, тоді як поле C не накладає подібне обмеження завдяки введенню уявної одиниці i.
підсумки
"цеглини" аксіом і постулатів, на яких базується математика, що не змінюються. На частину з них у зв`язку зі збільшенням інформації та введенням нових теорій кладуться наступні "цеглини", Які в перспективі можуть стати основою для чергового кроку. Наприклад, натуральні числа, не дивлячись на те що є підмножиною дійсного поля R, не втрачають своєї актуальності. Саме на них грунтується вся елементарна арифметика, з якої починається пізнання людиною світу.
З практичної точки зору дійсні числа виглядають як пряма. На ній можна вибрати напрямок, позначити початок відліку і крок. Пряма складається з нескінченного числа точок, кожної з яких відповідає єдине дійсне число, незалежно від того, раціональне воно чи ні. З опису ясно, що мова йде про поняття, на якому будується як математика в цілому, так і математичний аналіз зокрема.
