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數的類別

數可以被分類進被稱為數系的集合內。對於以符號表示數的不同方式,則請看記數系統。

 

自然數 N

 最常用的數為自然數,有些人指正整數,有些人則指非負整數

前者多在數論中被使用,而在集合論和電腦科學中則多使用後者的定義,表示所有自然數的集合為N

 

整數 Z

 整數包含了:正整數、負整數和0

負數是小於0的數,通常在其前面加上一負號,來表示其為正數的對立。例如,若一個正數是用來表示距一定點右邊多少的距離,則一個負數即表示距此定點左邊多少的距離。相似地,若一正數表示一銀行存款,則一負數即表示一銀行提款。負整數、正整數和零三者即合稱為整數Z(德語Zahl的縮寫)。

 

有理數 Q

 

有理數是指一可以被表示成整數分子非零整數分母分數的數。分數m/n代表一被分做相同的n份,再取m份後的量。兩個不同分數可能會對應到相同的有理數,如1/2和2/4是相同的。若m的絕對值大於n的話,其分數的絕對值會大於一。分數可以是正的、負的、或零。所有分數所組成的集合包含有整數,因為每一個整數都可以寫成分母為1的分數。有理數的符號為Q(quotient的縮寫)。

所以大概地可以說,分數就是有理數,其中當然也包含了整數。

 

實數 R

 

不嚴謹地說,實數可以和一連續的直線視為同一事物。所有的有理數都是實數,同樣地,實數一樣可以分成正數、零和負數。

實數可以被其數學性質獨特地描繪出:它是唯一的一個完備全序域。但它不是個代數閉域

十進位數是另一種能表示數的方式。在以十為底的數字系統內,數可以被寫成一連串的位數,且在個位數右邊加上句號(小數點)(在美國和英國等地)或逗號(在歐洲大陸),負實數則在再前面加上一個負號。以十進位標記的有理數,其位數會一直重復或中斷(雖然其後面可以加上任意數量的零),而0是唯一不能以重復位數定義的實數。例如,分數 5/4 能夠寫做中斷位數的十進位數 1.25,也能寫做重復位數的十進位數 1.24999...(無限的9)。分數 1/3 只能夠寫做 0.3333...(無限的3)。所有重復與中斷的十進位數定義了也能被寫成分數的有理數。而不條像重復與中斷的十進位數一般,非重復且非中斷的十進位數代表無理數,不能被寫成分數的數。例如,著名的數學常數,π(圓周率)和根號2都是無理數,表示成十進位數 0.101001000100001...的實數也是無理數,因為其表示不會重復,也不會中斷。

實數由所有能被十進位數表示的數所組成,不論其為有理數或無理數。另外,實數也可以分為代數數和超越數,其中超越數一定是無理數且有理數一定是代數數,其他則不一定。實數的符號為R。實數可以被用來表示量度,而且對應至數線上的點。當量度只可能精準至某一程度時,使用實數來表示量度總是會有一些誤差。這一問題通常以取定一適當位數的有效數字來處理。

 

複數 C

 

移動到更多程次的抽象化時,實數可以被延伸至複數 C。歷史上,此數的誕生源自於如何將負數取平方根的問題。從這一問題,一個新的數被發現了:負一的平方根。此數被標記為i,由萊昂哈德·歐拉介紹出的符號。複數包含了所有有a+bi形式的數,其中a和b是實數。當a為零時,a+bi被稱為虛數。相同地,當b為零時,a+bi為實數,因為它沒有虛數部份。一個a和b為整數的複數稱為高斯整數。複數是個代數閉域,即任一複數係數的多項式都能有複數解。複數也可以對應至複數平面上的點。

上述就提到的各個數系,每個都是下一個數系的子集。

實數就是真的存在的數,也就是真的能在座標平面上找到那個點;例如根號2,雖然不能很簡單的表示出來,我們卻知道他在數線上位於12之間相反地,虛數是不存在的數,所以用普通的平面直角座標系找不到,也無法標示出那個點。

 

而虛數,簡單來說,就是有i的數。(i就是根號-1,上面有說明)

 

或著更清楚的定義,實數和虛數都算是複數,而我們將複數定義為a+bi(其中ab不能是虛數,也就是ab必須為實數),那麼當a=0b0時,那個數只剩bi,那麼此時這個數就是虛數;反之,當b=0時,i就會不見,那麼就是你我所熟悉的實數了(就算此時a=0,最後結果也還是0,當然還是實數)

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