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1 # 超越數學工作室
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2 # 使用者105155449513
數學屬於方法和工具科學範疇,它解決客觀存在的量和形的關係。數學非常抽象且機械。0這個數字反應的卻是客觀世界一個最基本的邏輯概念:“有”(1)或“無”(0)、“肯定”與“否定”等複雜的關係。確定0為自然數並不是因為教科書給我們定義的,而是客觀實在給我們的偉大的啟示。我們人類在認識和改造世界的漫長的歷史過程中不斷地有所發現、有所發明、有所創造,包括髮展了應用數學。而“0”不但是客觀存在,而且似乎比其他的自然數更加神奇和更有價值。
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3 # 老張教育新思享
我查了一些新聞資料,2000年之前,我們幾乎所有的小學課本里面都說0不是自然數,最小的自然數是1。
所謂“自然數”,就是人類最早計數時使用的數。東西是一個一個數的,所以就是1、2、3……至於0,無論是羅馬、希臘、埃及、巴比倫,甚至是漢字,在計數時原本都沒有0,因為沒有東西就說“沒有”就好了,人們並不認為這是一個數字。
到了後來,印度人發明了完整的十進位制計數法,就可以寫出像10、100這樣的數了。儘管這些數里面有0,但是它只不過被當成是一種“佔位符”來使用,換句話說,就單獨一個0,人們還是沒覺得它有什麼意義。
再後來,到公元600多年,印度數學家婆羅摩笈多才真正提出了的0的概念。不過,他之所以需要0,很大程度上是因為他需要把數擴充套件到負數,一旦擴充套件到負數,就不得不規定一個0作為正數和負數的分界點。
所以,一直以來,數學家普遍認為,0的必要性是伴隨負數才出現的,如果我們只是數東西的個數,不研究負數的話,根本不需要0這個玩意兒,所以最樸素的“自然數”裡面不應該包括0——我們這一代人,小時候也都是這樣學的,也就是說,最小的自然數是1。
事實上,自然數是由稱為皮亞諾算術(Peano arithmetic)的一組規則定義的。皮亞諾算術使用幾個公理來定義自然數。
然而,現在情況又不一樣了。2000年左右,全國進行過一次教材的修訂,絕大部分版本的教材都把0算作自然數了,這個說法一直沿用到現在。例如,人教版《數學》小學四年級上冊是這樣寫的:
其實,長期以來,0是不是自然數這個問題都是有爭議的。一種觀點認為,0作為一個數字來使用,是跟隨負數一起出現的,比正整數的使用要晚很多很多,所以0應該跟負整數站一隊,而自然數應該只有正整數。
另一種觀點則認為,從本質來看0和正整數更相似,而且在很多領域(如集合、邏輯以及計算機科學等)中,把0和正整數放在一起更方便。舉個例子,集合裡面0代表空集,一個集合可以是空的(有0個元素),也可以有1個、2個、3個……元素,但不能有負數個元素;在計算機中,0和正整數採用的是同一種表示方法,而表示負整數則需要取反補碼。
其實國際上對自然數的定義一直都有不同的說法,以法國為代表的多數國家都認為自然數從0開始,中國教材以前一直都是遵循前蘇聯的說法,認為0不是自然數。為了國際交流的方便,中國也在1993年制定的新標準將0納入自然數集合中.2000年教育部主持召開教材改編會議時,已明確提出將0歸為自然數。這次改版也是與國際慣例接軌。
一直這麼爭下去也不是個事兒,特別是隨著全球化的發展,什麼事兒都得有個標準才行,這就是國際標準化組織(ISO)的工作了。1992年,ISO釋出了國際標準ISO 31:1992,其中對數學標誌與符號的寫法和含義做出了明確的規定。
在這個標準中,對自然數N的定義是“自然數集,正整數和0的集(the set of natural numbers, the set of positive integers and zero)”,註釋中還給出了例子:
既然國際標準都出來了,我們的國家標準也得跟上啊。於是,1993年我們出了個國家標準GB 3102:93,這還是個強制性標準,裡面是這麼寫的:
既然國標都出來了,我們的小學教材跟國標不一樣那好像有點說不過去,於是教材也就跟著國標改成現在這個樣子了。
“0”加入傳統的自然數集合,所有的“運算規則”依舊保持,如新自然數集合{0,1,2,…,n,…}中的任何兩個自然數都可以進行加法和乘法運算,而運算結果仍然是自然數。同時,加法、乘法運算的結合律和交換律,以及乘法的分配律也不會受到影響。
所以,“0”加盟到自然數集合實屬理所當然,而不僅僅是人為的“規定”。它讓我們更好地理解自然數和它的功能,同時也讓我們意識到教學時不僅要知道和記住數學的“定義”和“規定”,還應該思考“規定”背後的數學涵義。
所以一定要記住,現在小學的教材裡,0是自然數。如果考試問你“最小的自然數是幾?”,記得回答0而不是1哦。
雖然ISO和國標都有明確的規定,但並不是所有人都熟悉這些標準,所以為了避免歧義,那乾脆我們別用“自然數”這個詞兒了吧,幹嘛非得糾結這個詞兒呢?
如果你不想包括0,那就說“正整數”,如果你想包括0,那就說“非負整數”,這樣最清楚了,是不是?
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自然數是人類產生數感時形成的概念,是從有開始,所以1作為起始數很自然;事實上自然數從任意正整數作為起始數字都可以,但是數學家在構造數的時候,利用了空集這個“無”的概念,依次定義了自然數,所以從上世紀80年代開始,自然數由0開始,這一規定在數學家間達成了共識。