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N是什么集合,什么是三元集合

看到这一章的标题,正在阅读的初中生一定要齐声回答“当然”

但是对于笔者这样的四十多岁的人来说,0在中学不是一个自然数

这是为什么?

毕达哥拉斯对数字有着深刻的理解,在总结归纳了数字之后,他提出了一套关于数字的理论。

首先是自然数,这几乎是人与生俱来的数学知识,包括很多对“多”和“少”有明确概念的动物。人类每只手有五个手指,双手有十个手指。在长期的进化中,很容易将一个手指与自然界中的一个物体对应起来,这是自然数存在的基础。

1、2、3、4、5……

现在教科书也把数字0归因于自然数序列。很多年前,我上小学的时候,自然数不包括0

事实上数字0要比其它自然数1、2、3、4、5……出现要晚得多。

最早的印第安人大约在1500年前首先发明了数学0来表达“无”、“绝对空”和“无”的概念。后来传到了古阿拉伯,直到13世纪,一个商人才把数字0带到了欧洲。

当时欧洲数学界震惊甚至恐慌,因为0有很多奇妙而数学的性质。例如,任何一个不为0的数如果除以0会得到无穷大,这让几乎所有的数学都感到惊讶,甚至有些人因为在计算中使用0而被以异端的名义绞死。可以想象当时的欧洲是多么的落后和无知,不愧为“黑暗中世纪”。

然而,当很多人用0和负数来计算时,他们发现这非常方便。因此,很多数字科学家在公开场合宣称0是邪恶的,但私下里却非常开心。就这样,两三百年过去了,直到公元15、16世纪左右,0和负数才逐渐被欧洲认可。正是因为如此,西方数学迅速发展,为启蒙运动和文艺复兴带来了数学基础。

因此,0出现的时间比其他自然数晚得多,那么0是什么时候被定义为自然数的呢?

在我们国家,

那一定是在1993年之后,因为在1993年,国家标准委员会颁布了 《物理科学和技术中使用的数学符号》 (GB 3102.11-93),在那里自然数字集第一次被写入:

N={0,1,2,3……}

那么,为什么0要输入自然数呢?这里我们不得不提到一位伟大的数学家,意大利数学家G.皮亚诺.在第二次数学危机之后,人们开始意识到0无穷小.皮亚诺所提到的欧几里得几何的“五个几何公设”的重要性,而以最基础的几个不证自明的公理开始推导整个数学大厦,在1889年出版了他的著作《几何原理的逻辑表述》并首次提出了“皮亚诺公设”:

自然数集N是指满足以下条件的集合:

(1)n中有一个元素,记录为1。

n中的每个元素都可以找到n中的一个元素作为它的后继元素。

1是0的后继者。

0不是任何元素的后继。


⑤不同元素有不同的后继者。


⑥(归纳公理)N的任一子集M,如果1∈M,并且只要x在M中就能推出x的后继者也在M中,那么M=N。


好吧,你以为自然数就那么简单吗?


20世纪初,大数学家罗素和其老师怀特海,曾经合作写了一本《数学原理》[1]这是一本集哲学、数学和数理逻辑之大成的一本皇皇巨著。因此罗素赢得了学术上的崇高地位和荣誉,在说到哲学史和数学史的时候,没有人能踢开这位伟大的数学哲学家。但是由于此书内容十分艰深,晦涩难懂,一般人甚至专门从事数学原理研究的专家,有时候也没法完全学懂弄通。


就是这样一本书,光描写和定义1,就写了三百多页,等到写1+1=2,那都是362页了。


你还以为1是那么简单吗?


有了1,就有了2,就有了3……


于是有了自然数N,自然而然也就有了负整数{-1,-2,-3……}


自然而然就有了整数,{……-3,-2,-1,0,1,2,3……}





[1] 科普作家卢昌海先生在一篇科普读物是介绍了这个故事——《罗素写﹤数学原理﹥十年赚了负50英镑》。


《数学原理》这本书有四千多页,篇幅浩繁,罗素将手稿装了两个箱子,雇了四轮马车运到剑桥大学出版社。出版社对出版这部巨著的“利润”进行了评估,得出一个很不鼓舞人心的结果:-600英镑。当然,剑桥大学出版社并非唯利是图的地方,他们愿意为这样的巨著赔上一些钱,问题是600英镑在当时实在是一个不小的数目,他们只能承担一半左右——约300英镑。剩下的300英镑怎么办呢?在罗素与怀特海的申请下,皇家学会慷慨解囊,赞助了200英镑。但最后的100英镑实在是没办法筹措了,只能摊派到罗素和怀特海这两位作者头上,每人50英镑。


对于这一结果,罗素在自传中感慨地写道:我们用10年的工作每人赚了负50英镑。