數學中的「數」如果按照其所描述的範圍,由小到大應該如何排列?
比如小學最先學到的自然數,但是從描述範圍來說,單數、雙數比自然數要小。小數和分數描述範圍卻比自然數要大。我本身是一個數學白痴。但卻知道隨著描述範圍的增大,會逐漸出現由字母描述的數學範疇。甚至是由坐標和公式描述的「數」。請各位大神科普一下各種數的定義,並按照數的描述範圍排個序。如果能用圖畫出來就更好了!!謝謝!!
談一下我不成熟的看法:數系的每一次拓展都是為了某些計算的封閉性。
最初人們認識到自然數,對加法封閉,即兩個自然數相加依然是自然數,但是對減法不封閉,例如5-10就不是自然數了。
怎麼辦?拓展為整數,則減法封閉。
整數對乘法封閉,但是對除法不封閉,例如3/5就不是整數。
怎麼辦?拓展為有理數,則除法封閉。除了零不能做分母這個大bug。
有理數對整數次乘方封閉,但是對整數次開方不封閉。例如根號2就不是有理數。
怎麼辦?人們進行了第一次擴展:實數。這樣對於奇數次方根就封閉了。但是負數的偶次方根依然不封閉。
怎麼辦?此時複數出現了。對於加減乘除乘方開方都是封閉的。
但是高斯也指出:複數不是最終數系,應該可以繼續拓展。限於我的數學水平有限,後面的內容我就沒法回答了。自然數,考慮加法封閉然後整數,考慮乘法封閉,有理數。對多項式方程的求根封閉。代數數。還有一種是可定義數。人類可以描述的數字。
以上都是可數的。即絕大多數實數,複數是人們無法認識,無法描述的。
對極限運算封閉,或者滿足戴德金連續統。就有了實數。有個定理說複數域是實數域唯一可能的擴張。即複數域就代數封閉了。不能再進行域擴張了。
其實數域本身就是線性空間。擴域看做基域上的線性空間。維數就是擴張次數。數域都是由有理數擴張得來的。
接下來的擴張還有四元數,八元數,16元數等。但是這些已經不滿足域的性質了。乘法不交換。成為體。即四元數體,等。
先放一個比較合適的結論,按照集合從小到大排練為:自然數集N,整數集Z,有理數集Q,實數集R,複數集C。
自然數是人類認識的第一種數,結繩記事的時候認識的。後來又由於土地分割、商品交易等的因素認識了分數,也就是有理數。
無理數的認識則應該說是一種飛躍,它第一次被提出是在畢達哥拉斯學派的時候,發現者被其他人淹死了。
實數集就是所有的有理數和無理數之集。別看說著簡單,實數其實也挺複雜的。比如一個令人驚訝的事實是,無理數比有理數多得多。
複數一開始是在卡爾達諾解三次方程的時候引入的,後來高斯賦予了它幾何意義(複平面),柯西等人在上面建立了微積分,於是就有了美妙的複分析,數學裡的尤物。
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