Что такое целое число

Целые числа – определение, свойства и арифметические действия с ними

Математика зародилась одновременно с необходимостью подсчета. Группа натуральных чисел появилась еще во времена первобытных людей. Они считали количество овец, дней, людей. Позже человек познакомился со сложением и вычитанием. Умножение и деление появились позже, их считали пакетными суммой и разностью (к примеру, 2х3 = 2+2+2).

Ноль первыми начали применять индийские математики. Сначала он использовался как цифра для позиционной записи чисел, постепенно он превратился в полноценную.

В Древнем Китае и Индии возникла отрицательная группа, хотя Вавилон, Греция и Египет были не согласны с ее существованим. Если в результате расчетов получалось значение со знаком минус, его отвергали как невозможное.

Но Диофант в третьем веке уже умел умножать отрицательные цифры. А через четыре столетия их важность признали и другие математики.

В Европе отрицательные числа считались мнимыми, ложными или абсурдными. И только после выхода работы Пизанского «Книга абака» в 1202 их начали использовать для записи долгов.

В XVII веке появилась аналитическая геометрия, цифры со знаком минус нашли свое место на координатной оси. Но еще долгое время оставались непонятными арифметические действия с ними.

А в XIX столетии Гамильтон и Грассман создали полную теорию отрицательных чисел.

Свойства чисел

В математике существуют три основных арифметических действия: умножение, сложение и вычитание. И для каждой операции множеству целых чисел присущи некоторые свойства:

• вычитание и сложение — коммутативность, ассоциативность, противоположного элемента и нуля;
• возведение в степень и умножение — добавляется дистрибутивность и свойство единицы;
• упорядоченность;
• делимость.

В первом случае используется правило знаков при открытии скобок: -(-а) = а, -(а+в) = -а-в, -(а-в) = -а+в. Если складываются только положительные или отрицательные значения, то суммируются их величины.

А если знаки разные, то из большего вычитают меньшее и приписывают символ уменьшаемого. С целыми выражениями вычитание выполнимо всегда. Некоторым сложно считать выражения с разными знаками. Тогда можно представить себе цифры на координатной оси.

При сложении положительных нужно двигаться вправо, отрицательных — влево. В случае вычитания все наоборот.

Произведение чисел с разными знаками отрицательно, в остальных случаях оно положительно: (-а)в = а (-в) = -ав и (-а)(-в) = ав. Целые цифры возводятся в степень так же, как и натуральные. Если это произведение, то нужно возвести каждый множитель, в выражениях с одинаковым основанием показатели складываются, при делении они вычитаются.

Делиться целый ряд может с остатком или нацело. В первом случае формула будет содержать делимое, делитель, неполное частное и всегда положительный остаток. Если это деление нацело, то остаток равен нулю. У каждого целого выражения n, которое не равно 0 или 1, есть четыре тривиальных делителя: n и — n, 1 и -1. Если других нет, то это выражение называется простым.

В алгебре для натуральных чисел есть возможность разложить их на простые множители. Это же определение присуще и целой группе, но нужно учитывать знаки.

Основные виды

Есть несколько видов целых выражений, которыми можно оперировать при расчетах. Основные из них:

• вещественные;
• неположительные;
• неотрицательные.

В некоторых задачах ответ нужно округлить до целого значения, то есть заменить его более подходящим выражением из этого ряда. Если оно изменяется в меньшую сторону, то обозначается по правилу Гаусса или Лежандра: [ x ] или E (x). А когда нужно округлить до большего значения, то применяется функция «потолок». Также можно убрать дробную часть или записать ближайшее целое число.

Вещественный ряд в любом случае можно приблизить рациональным, это связывает его с целыми выражениями.

Лучшим инструментом для выполнения этой задачи считаются цепные или непрерывные дроби. К примеру, необходимо разложить число Пи: десятичную дробь 3,14159265 записывают в виде обыкновенных и целого числа — 3, 22/7, 333/106, 355/113. Наиболее подходящим является второе выражение — 22/7.

Целые выражения бывают неположительными и неотрицательными. К первым относят все со знаком минус и нуль, ко вторым — со знаком плюс. А сам 0 нельзя назвать ни положительным, ни отрицательным.

Используется такое высказывание для упрощения. Можно не говорить, что а больше или равно нулю, достаточно сказать: оно неотрицательное.

Простые примеры целых чисел для двух случаев: 0, 13, 28 и 0, -7, -24.

Описание изменения величин

Класс целых значений применяется для описания изменения различных величин. В частности, с их помощью решают простые задачи: на складе хранится 400 насосов, 300 привезли вчера, а 200 увезли сегодня, нужно найти остаток.

Если добавилось 300 предметов, то их записывают со знаком плюс: 400+300 = 700. А для уменьшения количества перед числом ставят минус: 700−200 = 500. Искомое выражение — 500 насосов.

Если никаких передвижений товаров не будет, то на неизменность количества укажет нуль.

А также они применяются в финансовых расчетах. Если человек должен отдать кому-то 10 долларов, то на данный момент у него есть -10 долл.

То есть долги можно записать отрицательными числами, а прибыль — положительными.

Общую задолженность также узнают с помощью целого ряда: если за электроэнергию нужно заплатить 200 рублей, а за квартплату отдать 100, то вместе счет за коммунальные платежи -200+(-100) = -300 р.

Применение в науках

После того, как стало понятно, что такое целое число в математике, можно разобраться с его применением. А используют этот тип чисел в разных сферах:

• прикладные науки;
• информатика;
• общая алгебра.

При исследованиях различных объектов природы некоторые данные записываются отрицательными и положительными числами. Это удобно в том случае, если приходится составлять таблицы для финансовых отчетов, формировать задачи с неделимыми предметами — временными периодами, единицами техники, живыми объектами.

В физике для описания микромира используются маленькие квантовые числа, все они являются целыми или полуцелыми. А для решения задач с ними разработаны специальные математические методы: теория диофантовых уравнений или целочисленное программирование.

Информатика также оперирует целыми числами. В этой сфере они используются как один из видов данных в языках программирования. Они превращаются в фиксированный набор битов, один из них кодирует знак, а другой сами цифры.

У современных компьютеров есть большой набор команд для операций с целочисленными выражениями. В общей алгебре выстроена четкая иерархия множеств. Натуральные числа входят в целые, которые включены в рациональные.

Также есть вещественные и иррациональные выражения.

Множества чисел бесконечны. Целых столько же, сколько и натуральных. На них похожи некоторые алгебраические структуры: гауссовы комплексные и формулы Эйзенштейна. С целыми значениями можно выполнять любые арифметические действия, осуществлять проверки и описывать изменения величин.

Источник: https://nauka.club/matematika/tsely%D0%B5-chisl%D0%B0.html

Целые числа: общее представление

В данной статье определим множество целых чисел, рассмотрим, какие целые называются положительными, а какие отрицательными. Также покажем, как  целые числа используются для описания изменения некоторых величин. Начнем с определения и примеров целых чисел.

Целые числа. Определение, примеры

Вначале вспомним про натуральные числа ℕ. Само название говорит о том, что это такие числа, которые естественно использовались для счета с незапамятных времен. Для того, чтобы охватить понятие целых чисел, нам нужно расширить определение натуральных чисел.

Определение 1. Целые числа

Целые числа – это натуральные числа, числа, противоположные им, и число нуль. 

Множество целых чисел обозначается буквой ℤ.

Множество натуральных чисел ℕ – подмножество целых чисел ℤ. Любое натуральное число является целым, но не любое целое число является натуральным.

Из определения следует, что целым является любое из чисел 1, 2, 3.., число 0, а также числа -1, -2, -3,..

В соответствии с этим, приведем примеры. Числа 39, -589, 10000000, -1596, 0 являются целыми числами.

Целые числа и координатная прямая

Пусть координатная прямая проведена горизонтально и направлена вправо. Взглянем на нее, чтобы наглядно представить расположение целых чисел на прямой.

Началу отсчета на координатной прямой соответствует число 0, а точкам, лежащим по обе стороны от нуля соответствуют положительные и отрицательные целые числа. Каждой точке соответствует единственное целое число. 

В любую точку прямой, координатой которой является целое число, можно попасть, отложив от начала координат некоторое количество единичных отрезков.

Положительные и отрицательные целые числа

Из всех целых чисел логично выделить положительные и отрицательные целые числа. Дадим их определения.

Определение 2. Положительные целые числа

Положительные целые числа – это целые числа со знаком “плюс”.

Например, число 7 – целое число со знаком плюс, то есть положительное целое число. На координатной прямой это число лежит справа от точки отсчета, за которую принято число 0. Другие примеры положительных целых чисел: 12, 502, 42, 33, 100500.

Определение 3. Отрицательные целые числа

Отрицательные целые числа – это целые числа со знаком “минус”.

Примеры целых отрицательных чисел: -528, -2568, -1.

Число 0 разделяет положительные и отрицательные целые числа и само не является ни положительным, ни отрицательным. 

Любое число, противоположное положительному целому числу, в силу определения, является отрицательным целым числом. Справедливо и обратное. Число, обратное любому отрицательному целому числу, есть положительное целое число. 

Можно дать другие формулировки определений отрицательных и положительных целых чисел, используя их сравнение с нулем.

Определение 4. Положительные целые числа

Положительные целые числа – это целые числа, которые больше нуля.

Определение 5. Отрицательные целые числа

Отрицательные целые числа – это целые числа, которые меньше нуля.

Соответственно, положительные числа лежат правее начала отсчета на координатной прямой, а отрицательные целые числа находятся левее от нуля.

Опиши задание

Ранее мы уже говорили, что натуральные числа – это подмножество целых. Уточним этот момент. Множество натуральных чисел составляют целые положительные числа. В свою очередь, множество отрицательных целых чисел является множеством чисел, противоположных натуральным.

Важно!

Любое натуральное число можно назвать целым, но любое целое число нельзя назвать натуральным. Отвечая на вопрос, являются ли являются ли отрицательные числа натуральными, нужно смело говорить – нет, не являются.

Неположительные и неотрицательные целые числа

Дадим определения.

Определение 6. Неотрицательные целые числа

Неотрицательные целые числа – это положительные целые числа и число нуль.

Определение 7. Неположительные целые числа

Неположительные целые числа – это отрицательные целые числа и число нуль.

Как видим, число нуль не является ни положительным, ни отрицательным.

Примеры неотрицательных  целых чисел: 52, 128, 0.

Примеры неположительных целых чисел: -52, -128, 0.

Неотрицательное число – это число, большее или равное нулю. Соответственно, неположительное целое число – это число, меньшее или равное нулю.

Термины “неположительное число” и “неотрицательное число” используются для краткости. Например, вместо того, чтобы говорить, что число a – целое число, которое больше или равно нулю, можно сказать: a – целое неотрицательное число.

Использование целых чисел при описании изменения величин

Для чего используются целые числа? В первую очередь, с их помощью удобно описывать и определять изменение количества каких-либо предметов. Приведем пример.

Пусть на складе хранится какое-то количество коленвалов. Если на склад привезут еще 500 коленвалов, то их количество увеличится. Число 500 как раз и выражает изменение (увеличение) количества деталей. Если потом со склада увезут 200деталей, то это число также будет характеризовать изменение количества коленвалов. На этот раз, в сторону уменьшения.

Если же со склада ничего не будут забирать, и ничего не будут привозить, то число 0 укажет на неизменность количества деталей.

Очевидное удобство использования целых чисел в отличие от натуральных в том, что их знак явно указывает на направление изменения величины (увеличение или убывание).

Понижение температуры на 30 градусов можно охарактеризовать отрицательным числом -30, а увеличение на 2 градуса – положительным целым числом 2.

Если мы должны 2 монеты одному человеку, а 3 – другому, то общий долг (5 монет) можно вычислить по правилу сложения отрицательных чисел:

-2+(-3)=-5

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/matematika/dejstvitelnye-ratsionalnye-irratsionalnye-chisla/tselye-chisla/

Число

Китайские цифры. Второе тысячелетие до н.э.

Интуитивное представление о числе, по–видимому, так же старо, как и само человечество, хотя с достоверностью проследить все ранние этапы его развития в принципе невозможно.

Прежде чем человек научился считать или придумал слова для обозначения чисел, он, несомненно, владел наглядным, интуитивным представлением о числе, позволявшим ему различать одного человека и двух людей или двух и многих людей.

То, что первобытные люди сначала знали только “один”, “два” и “много”, подтверждается тем, что в некоторых языках, например в греческом, существуют три грамматические формы: единственного числа, двойственного числа и множественного числа. Позднее человек научился делать различия между двумя и тремя деревьями и между тремя и четырьмя людьми.

Счет изначально был связан с вполне конкретным набором объектов, и самые первые названия чисел были прилагательными. Например, слово “три” использовалось только в сочетаниях “три дерева” или “три человека”; представление о том, что эти множества имеют между собой нечто общее – понятие троичности – требует высокой степени абстракции.

О том, что счет возник раньше появления этого уровня абстракции, свидетельствует тот факт, что слова “один” и “первый”, равно как “два” и “второй”, во многих языках не имеют между собой ничего общего, в то время как лежащие за пределами первобытного счета “один”, “два”, “много”, слова “три” и “третий”, “четыре” и “четвертый” ясно указывают на взаимосвязь между количественными и порядковыми числительными.

Названия чисел, выражающие весьма абстрактные идеи, появились, несомненно, позже, чем первые грубые символы для обозначения числа объектов в некоторой совокупности.

В глубокой древности примитивные числовые записи делались в виде зарубок на палке, узлов на веревке, выложенных в ряд камешков, причем подразумевалось, что между пересчитываемыми элементами множества и символами числовой записи существует взаимно однозначное соответствие.

Но для чтения таких числовых записей названия чисел непосредственно не использовались. Ныне мы с первого взгляда распознаем совокупности из двух, трех и четырех элементов; несколько труднее распознаются на взгляд наборы, состоящие из пяти, шести или семи элементов.

А за этой границей установить на глаз их число практически уже невозможно, и нужен анализ либо в форме счета, либо в определенном структурировании элементов.

Счет на бирках, по–видимому, был первым приемом, который использовался в подобных случаях: зарубки на бирках располагались определенными группами подобно тому, как при подсчете избирательных бюллетеней их часто группируют пачками по пять или десять штук. Очень широко был распространен счет на пальцах, и вполне возможно, что названия некоторых чисел берут свое начало именно от этого способа подсчета.

Важная особенность счета заключается в связи названий чисел с определенной схемой счета. Например, слово “двадцать три” – не просто термин, означающий вполне определенную (по числу элементов) группу объектов; это термин составной, означающий “два раза по десять и три”.

Здесь отчетливо видна роль числа десять как коллективной единицы или основания; и действительно, многие считают десятками, потому что, как отметил еще Аристотель, у нас по десять пальцев на руках и на ногах. По той же причине использовались основания пять или двадцать.

На очень ранних стадиях развития истории человечества за основания системы счисления принимались числа 2, 3 или 4; иногда для некоторых измерений или вычислений использовались основания 12 и 60.

Для кочевых племен характерны устные названия чисел, что же касается письменных, то необходимость в них появилась лишь с переходом к оседлому образу жизни, образованием земледельческих сообществ.

Возникла и необходимость в системе записи чисел, и именно тогда было заложено основание для развития математики.

Основные виды чисел

Натуральные числа, получаемые при естественном счёте. Множество натуральных чисел обозначается N. Т.о. N={1, 2, 3, …}(иногда к множеству натуральных чисел также относят ноль, то есть N}={0, 1, 2, 3, ….}.

Натуральные числа замкнуты относительно сложения и умножения (но не вычитания или деления).

Натуральные числа коммутативны и ассоциативны относительно сложения и умножения, а умножение натуральных чисел дистрибутивно относительно сложения.

Целые числа получаемые объединением натуральных чисел с множеством отрицательных чисел и нулём, обозначаются Z={…-2, -1, 0, 1, 2, …}.

Целые числа замкнуты относительно сложения, вычитания и умножения (но не деления).

Lenovo ST50 – идеальный сервер начального уровня

Высокая производительность, надежность и удобство обслуживания делают ThinkSystem ST50 идеальным вариантом для компаний малого и среднего бизнеса, удаленных офисов и филиалов.

Рациональные числа — числа, представимы в виде дроби m/n (n≠0), где m и n — целые числа. Для рациональных чисел определены все четыре «классические» арифметические действия: сложение, вычитание, умножение и деление (кроме деления на ноль). Для обозначения рациональных чисел используется знак Q.

Действительные (вещественные) числа представляют собой расширение множества рациональных чисел, замкнутое относительно некоторых (важных для математического анализа) операций предельного перехода. Множество вещественных чисел обозначается R.

Кроме рациональных чисел, R включает множество иррациональных чисел, не представимых в виде отношения целых. Кроме подразделения на рациональные и иррациональные, действительные числа также подразделяются на алгебраические и трансцендентные.

При этом каждое трансцендентное число является иррациональным, каждое рациональное число — алгебраическим.

Комплексные числаC, являющиеся расширением множества действительных чисел. Они могут быть записаны в виде z = x + iy, где i — т. н. мнимая единица, для которой выполняется равенство i2=-1. Комплексные числа используются при решении задач квантовой механики, гидродинамики, теории упругости и пр.

Кватернионы представляющие собой разновидность гиперкомплексных чисел. Множество кватернионов обозначается H. Кватернионы в отличии от комплексных чисел не коммутативны относительно умножения.

В отличие от октав, седенионыS не обладают свойством альтернативности, но сохраняют свойство степенной ассоциативности.

Представление чисел в памяти компьютера

подробнее см. Прямой код, Дополнительный код (представление числа), Число с плавающей запятой

Для представления целого положительного числа х в памяти компьютера, оно переводится в двоичную систему счисления.

Полученное число в двоичной системе счисления х2 представляет собой машинную запись соответствующего десятичного числа х10. Для записи отрицательных чисел используется т. н.

дополнительный код числа, который получается путём прибавления единицы к инвертированному представлению модуля данного отрицательного числа в двоичной системе счисления.

Представление действительных чисел в памяти компьютера (в вычислительной технике для их обозначения используется термин число с плавающей запятой) имеет некоторые ограничения связанные с используемой системой счисления, а также, ограниченностью объёма памяти выделяемого под числа.

Так, лишь некоторые из действительных чисел могут быть без потерь в точности представлены в памяти компьютера.

В наиболее распространённой схеме число с плавающей запятой записывается в виде блока битов часть из которых представляют собой мантиссу числа, часть — степень, а один бит выделяется для представления знака числа (в случае необходимости знаковый бит может отсутствовать).

Источник: http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%A7%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE

Рациональные числа: что это такое, свойства и примеры

Рациональное число — это число, которое можно представить как дробь. Т.е. если число можно получить делением двух целых чисел (число без дробной части), то это число рациональное.

Это число, которое можно представить обыкновенной дробью , где числитель m – целое число, и знаменатель n – натуральное число.

Например:

• 1,15 — рациональное число т. к. его можно представить как 115/100;
• 0,5 — рациональное число т. к. это 1/2;
• 0 — рациональное число т. к. это 0/1;
• 3 — рациональное число т. к. это 3/1;
• 1 — рациональное число т. к. это 1/1;
• 0,33333… — рациональное число т. к. это 1/3;
• –5,4 — рациональное число т. к. это –54/10 = –27/5.

Множество рациональных чисел обозначается буквой “Q”.

Слово “рациональный” произошло от латыни “ratio”, которое имеет несколько значений — число, расчёт, нумерация, рассуждение, разум и др.

Свойства рациональных чисел

Допустим а, b и c — любые рациональные числа.

Переместительные и сочетательные законы

а + b = b + а, например: 2 + 3 = 3 + 2;

а + (b + с) = (а + b) + с, например: 2 + (3 + 4) = (2 + 3) + 4;

а + 0 = а, например: 2 + 0 = 2;

а + (– а) = 0, например: 2 + (– 2) = 0

Переместительные и сочетательные законы при умножении

a × b = b × a, например: 2 × 3 = 3 × 2

a × (b × c) = (a × b) × c, например: 2 × (3 × 4) = (2 × 3) × 4

а × 1 = а, например: 2 × 1 = 2

а × 1/a = 1, если а ≠ 0; например: 2 × 1/2 = 1

а × 0 = 0, например: 2 × 0 = 0

а × b = 0, значит: или а = 0, или b = 0, или оба равны нулю

Распределительный закон умножения

Для сложения:

(а + b) × с = ас+ bс например: (2 + 3) × 4 = 2×4 + 3×4

Для вычитания:

(а – b) × с = ас– bс например: (3 – 2) × 4 = 3×4 – 2×4

Иррациональные числа

Иррациональные числа — противоположность рациональным числам, это те, которые НЕ могут быть записаны как простая дробь.

Например:

• число Пи = 3,14159…, его можно записать как 22/7, но это будет лишь приблизительно и далеко не точно ( 22/7 = 3,142857..);
• √2 и √99 — иррациональные, т. к. их невозможно записать дробью (корни часто иррациональные, но не всегда);
• e (число) = 2,72 — иррациональное, т. к. его невозможно записать дробью;
• золотое сечение φ=1,618… — иррациональное, т. к. его невозможно записать дробью.

Множество иррациональных чисел обозначается буквой “I”.

Какая разница между целыми, натуральными и рациональными числами

Целые числа — это натуральные числа, противоположные им числа (ниже нуля) и нуль.

Например:

Все целые числа являются рациональными числами (натуральные в том числе), т. к. их можно представить в виде обыкновенной дроби.

Множество целых чисел в математике обозначается буквой Z.

Натуральные числа

Натуральные числа — это только целые числа, начиная с 1.

Например:

Этот счёт появился натуральным способом, когда люди ещё считали на пальцах и не знали цифр (“у меня столько коз, сколько пальцев на обеих руках”), поэтому нуль не входит в натуральные числа.

Множество натуральных чисел в математике обозначается буквой N.

Все десятичные дроби рациональные числа?

Десятичные дроби выглядят таким образом:

Это обычные дроби, у которых знаменатель равен 10, 100, 1000 и т. д. Наши примеры мы можем записать в таком виде:

0,561 =

Это означает, что любая конечная десятичная дробь является рациональным числом.

Любую периодическую дробь тоже можно представить в виде обыкновенной дроби:

(3 повторяется)

Следовательно, любая периодическая дробь является рациональным числом.

Но БЕСКОНЕЧНЫЕ и НЕПЕРИОДИЧЕСКИЕ десятичные дроби не считаются рациональными числами, т. к. их нельзя показать в виде обыкновенной дроби.

Можно запомнить, как шпаргалку, что число Пи (3,14159…) иррациональное. У него очень много неповторяющихся знаков после запятой и его невозможно представить в виде обыкновенной дроби.

Корни — рациональные числа или иррациональные?

Подавляющая часть квадратных и кубических корней — иррациональные числа. Но бывают исключения: если его можно представить как дробь (по определению рационального числа). Например:

• √2 = 1,414214… — иррациональное;
• √3 = 1,732050… — иррациональное;
• ∛7 = 1,912931… — иррациональное;
• √4 = 2 — рациональное (2 = 2/1);
• √9 = 3 — рациональное (3 = 3/1).

История рациональных чисел и дробей

Самое раннее известное упоминание иррациональных чисел было между 800 и 500 г. до н. э. в индийской Сулба-Сутре.

Первое доказательство существования иррациональных чисел принадлежит древнегреческому философу-пифагорейцу Гиппасу из Метапонта. Он доказал (вероятнее всего геометрически) иррациональность квадратного корня из 2.

Легенда гласит, что Гиппас из Метапонта открыл иррациональные числа когда попытался представить квадратный корень из 2 в виде дроби. Однако Пифагор верил в абсолютность чисел и не смог принять существование иррациональных чисел.

Считается, что из-за этого между ними получился конфликт, который породил множество легенд. Многие говорят о том, что как раз это открытие убило Гиппаса.

В вавилонских записях по математике часто можно увидеть шестидесятеричную систему счисления, в которой уже использовались дроби. Эти записи были сделаны более 4000 лет назад, система была немного не такой, как у нас, но смысл тот же.

У египтян, которые жили в более поздний период, также был свой способ записи дробей, что-то похожее на: 3⁻¹ или 5⁻¹.

Узнайте больше про Число Пи, Числа Фибоначчи и Экспоненту.

Источник: https://www.uznaychtotakoe.ru/racionalnye-chisla/