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3 weeks ago
负数的意义
在具体讨论负数之前我们先来分析一个问题这个问题是在培训的过程中小学一线的数学教师提出来的。说是在对小学数学教师的测试中有时会有这样的问题最小的一数位是几据提问题的小学数学教师说出题者希望的正确答案是0而不是1这大概是为了说明自然数的起始是0而不是1。无论如何这样的问题是不全面的、因而是不确切的因为在不同的数集回答问题的答案是不一样的
在正整数集合中最小的一位数是1
在自然数集合中最小的一位数是0
在整数集合中,最小的一位数是 -9。
由此可以看到在提出或者回答类似问题时首先应当清楚是在哪个集合讨论问题这个集合决定了讨论问题的范围。在这个问题中集合是论证问题的出发点正如话题8中所讨论的那样出发点是论证的基础。关于集合的进一步讨论可以参见下一个话题。
此外对于这样的问题还应当加强对负数符号的理解、进而加强对负数的理解。如果利用对应的方法认识负数参见问题5-9应当是一个符号而不是由两个符号组成的-9表示的是与自然数9量相同、意义相反的数。
现在让我们回顾古代中国是如何提出负数的从而加强对负数意义的理解。如问题5所说负数及其加减运算最初出现在《九章算术》这本书的《方程》篇中我想其中的第八题就能够很好地说明古代先哲为什么要引进负数。第八题是这样表示的[^55]
今有卖牛二、羊五,以买十三豕,有余钱一千。卖牛三、豕三,以买九羊,钱适足。卖羊六、豕八,以买五牛,钱不足六百。问牛、羊、豕价各几何?
答曰:牛价一千二百,羊价五百,豕价三百。
术曰:如方程。置牛二、羊五正,豕一十三负,余钱数正;次置牛三正,羊九负,豕三正;次置牛五负,羊六正,豕八正,不足钱负。以正负术入之。
上面所得"术曰"是讨论解题的方法。要列方程,并且"置"、"次置"、"次置"表示这是一个三元一次方程组;其中特别提示说:如果"卖"所得的钱是"正"的话,那么"买"所付的钱为"负",如果"余钱"为正的话,那么"不足钱"为"负";最后,用正负数的加减法运算求得方程组的解。
下面,我们用现代符号来表述"术曰"中所说的三元一次方程组。分别用x、y、z表示牛价、羊价和豕价的话那么"术曰"中所说的三元一次方程组为:
2x + 5y + (-13z) = 1000
3x + (-9y) + 3z = 0
(-5x) + 6y + 8z = -600
把"答曰"所示x = 1200y = 500z =
300代入上面的方程方程成立即"答曰"所示的数是方程的解。
由此可见,至少在汉朝,古代中国的先民就已经在日常生活和生产实践中广泛地使用负数了,特别难能可贵的是,他们能够非常清晰地理解负数的意义。