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如何认识负数?
在小学阶段、甚至在整个义务教育阶段数学教学中所涉及到的数都有明确的现实背景所涉及到的法则也都有着明确的现实背景负数也不例外。因此虽然可以通过减法来定义负数但负数的本质还是对数量的抽象所代表的意义与正数是完全相反的。比如某一个家庭每个月底都要计算这个月的收支情况第一月份盈余30元钱第2月份亏损15元钱那么应当如何用数字符号来表示这个家庭的收支情况呢如果用自然数表示盈余那么就需要创造出一个新的数来表示亏损。人们通常称这样的数为负数用负数表示亏损。
人们约定:在自然数的前面加上符号"-"表示负数,并称这个符号为"负号"。比如在2的前面加上负号就变成了-2。用这样的方法表示负数是非常有道理的因为负数与对应的自然数在数量上是相等的表示的意义是相反的一个是盈余、一个是亏损一个是向西一个是向东一个是前进一个是后退。所以在一个自然数的前面加上符号"+"或者"-"是为了表示这个数量的性质,分别称其为"正数"或者"负数"。后来,人们定义距离和绝对值也是基于这个道理,并且根据现实生活的经验规定:
数量越大(或者说绝对值越大)的正数越大;
数量越大(或者说绝对值越大)的负数越小;
0是正数和负数的分水岭既不是正数也不是负数。
这样,上面所说的那个家庭的收支情况就可以表示为:+30-15或者简约表示为30-15。因此负数是因为日常生活和生产实践的需要创造出来的并且与正数的教学方法一样也可以用这种对应的方法进行负数的教学。
现有资料表明,最早提到负数、并且给出了正负数加减运算法则的是中国的《九章算术》[^6],在这本书的"方程"篇中讨论了"正负术"用不同颜色的算筹解释了加减法的运算法则一个具体的例子可以参见附录中的话题10。大约在公元628年左右印度数学家婆罗摩芨多Brahmagupta约598-665给出了负数的四则运算[^7]。
通过上面的讨论可以看到负数与减法运算关系密切而减法运算又依赖于加法运算关于这个问题更详细的讨论参见问题10。