由“0”引发的思考

发布时间:2022-03-21 09:36:29   来源:作文大全    点击:   
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摘 要:辨析初等数论中若干问题:0是否为一位数;自然数的分类;佩亚诺(G.Peano)的自然数公理;数学归纳法;前 个自然数中 的倍数的个数公式等。

关键词: 一位数;自然数;自然数公理

中图分类号:G623.5 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)15-0050-01

0.引言

1993年颁布的《中华人民共和国国家标准》(GB3100~3102-93)《量和单位》(11-2.9第311页)规定了自然数包括0,具有其合理性,但也带来一些争议,以下就有关“0”及由其引起的一些问题做些剖析。

1. 0并非一位数。

我们说一个数是 位数,应是:该数为非负整数,占有个数位且首位非0。如果没有“首位非0”的规定,一个数是几位数就说不清楚了。因此最小的一位书应该是1而不是0[1]。

2.自然数的分类。

小学教材都把自然数分为:1;质数;合数;三类。现在自然数集合有了0,则应该分为四类。0单独作为一类。

3.自然数公理。

1889年,意大利数学家佩亚诺(G.Peano)建立的自然数公理:

“这里要使用两个形式符号:1和1",它们要满足以下5条公理:

(1)1是自然数;(2)每个自然数a都有一个后继数a";(3)1不是任何自然数的后继数;(4)若a"=b"则a=b(5)(归纳公理)自然数的某个集合若含1,而且如果含一个自然数a就一定含a" ,那么这个集合含全体自然数”

现在自然数集合有了0,则以上公理中的1全得改为0。

4.数学归纳法。

我们知道,佩亚诺(G.Peano)建立的自然数公理是数学归纳法的逻辑依据,现在公理改了,数学归纳法也得相应更改,以往奠基是证明n=1时命题真,现在得改为证明n=0时命题真。

5.前a个自然数中n的倍数的个数。

以前,自然数集合中没有0,则前a个自然数中n的倍数的个数为■ ,现在自然数集合中有了0,则前a个自然数中 n的倍数的个数应为1+■ ,因为现在前a个自然数应该是:0,1,2, ……,a-1。

以下是[2]的一道例题:

前100个自然数中,既不是2的倍数,也不是3的倍数,还不是5的倍数的数有多少个?

解 前100个自然数中,

2的倍数有■=50(个),3的倍数有■=33(个),5的倍数有■=20(个),同时是2和3的倍数有■=16(个),同时是3和5的倍数有■=6(个),同时是2和5的倍数有■=10(个),同时是2,3,5的倍数有■=3(个),故既不是2的倍数,也不是3的倍数,还不是5的倍数的数有100-(■+ ■+ ■)+(■+ ■+■)- =100-(50+33+20)+(16+6+10)-3

=26(个)。

本题默认前100个自然数为:1,2, 100。由于100是2的倍数(也是5的倍数),因此在计算时用容斥原理把它排除了。而如果认定前100个自然数为:0,1,2, 99,则由于0是2的倍数(也是3、5的倍数),因此在计算时用容斥原理同样得把它排除,因此两种认定,结果是一样的。但有时结果却不一样。

用容斥原理时没排除掉,后面的解法中,把2001换成0了,由于0是5的倍数(也是7的倍数),因此用容斥原理时排除掉了。

把0当作自然数,引起了不少争议问题,主要原因是小学数学中一直没把0当作自然数,建议小学教材中要强调“0是自然数”。

参考文献

[1]张奠宙等.小学数学研究[M].北京:高等教育出版社,2009.1,37-38

[2]赵继源.初等数论[M].南宁:广西师范大学出版社,2001.9,51-52