數(shù)學(xué)中要用很多符號(hào)的原因

我們現(xiàn)在進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,均運(yùn)用“+、-、×、÷、=、≈、㏒、㏑”等多種數(shù)學(xué)符號(hào)。盡管符號(hào)多種多樣,但各有各的妙用,而且隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,還會(huì)產(chǎn)生更多的數(shù)學(xué)符號(hào)。那么,為什么數(shù)學(xué)中要用這么多的符號(hào)呢?我們現(xiàn)在使用的數(shù)學(xué)符號(hào)是怎么來的呢?

  數(shù)學(xué)符號(hào)的妙用

  在一本《代數(shù)學(xué)》的書里,有這樣一段敘述“令一個(gè)數(shù)與9的根相乘。如果想讓9的根加倍,你可以按照下列步驟計(jì)算:2乘以2得4,用9與4相乘得到36,即得到36的根6我們知道它是兩個(gè)9的根,即3的2倍。而3是9的根,將它和自身相加得到6。”

  相信大家在讀這段話的時(shí)候會(huì)很費(fèi)解,第一遍可能根本就不知道是什么意思,再一字一句地讀,雖然有點(diǎn)明白,但仍不能完全理解,情急之下你或許會(huì)拿起筆,讀一句,理解一句就用數(shù)學(xué)符號(hào)在紙上列出來,讀完列出算式后,你才會(huì)猛然醒悟,原來這么冗長難以理解的一段表達(dá),竟然是這么一個(gè)簡單的算式:

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  從上面的例子中可以看出,完善的數(shù)學(xué)符號(hào),能使數(shù)學(xué)在形式上一目了然,且簡明確切,它為表述數(shù)學(xué)理論和論證帶來了極大的方便。運(yùn)用各種數(shù)學(xué)符號(hào)后,我們就再也不用費(fèi)勁地去讀類似于上述那種難理解的數(shù)學(xué)書了。使用數(shù)學(xué)符號(hào)的另外一個(gè)好處是,它能使數(shù)學(xué)問題與解法更具有一般性,上述的例子開始的一句話是要研究“一個(gè)數(shù)與9的根相乘”的,也就是研究

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  的,但由于缺乏數(shù)學(xué)符號(hào),就只能用一個(gè)例子來體現(xiàn)一般方法。

  數(shù)學(xué)符號(hào)不斷引入的內(nèi)部因素是數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,它反過來對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展又起著積極的推動(dòng)作用。二者相互促進(jìn),其最終結(jié)果是導(dǎo)致符號(hào)對(duì)數(shù)學(xué)的重要性和數(shù)學(xué)對(duì)符號(hào)的依賴性不斷增強(qiáng)。而且恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)符號(hào),能夠成為推動(dòng)數(shù)學(xué)發(fā)展的巨大力量。例如,數(shù)字是數(shù)學(xué)中最早出現(xiàn)的符號(hào),它的出現(xiàn)是人類對(duì)數(shù)的認(rèn)識(shí)程度提高的一個(gè)重要標(biāo)志。阿拉伯?dāng)?shù)字的使用,極大地方便了數(shù)學(xué)中的一切計(jì)算,是“僅僅由于選擇適當(dāng)?shù)姆?hào)就導(dǎo)致重要數(shù)學(xué)成果”的典型例子。

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  各種數(shù)學(xué)符號(hào)均有自己的妙用

  隨著數(shù)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,相應(yīng)的數(shù)學(xué)符號(hào)與新數(shù)學(xué)理論是相伴而來的,它們均步入了發(fā)展的快行道。數(shù)學(xué)抽象化、精確化程度越高,數(shù)學(xué)對(duì)符號(hào)的依賴性就越大。到后來,數(shù)學(xué)符號(hào)的引入并不僅僅是讓表述更簡潔了,而是數(shù)學(xué)理論離開數(shù)學(xué)符號(hào)就寸步難行。目前,數(shù)學(xué)符號(hào)的使用已經(jīng)是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個(gè)最為突出和明顯的標(biāo)志,每一個(gè)數(shù)學(xué)分支幾乎都有自己的數(shù)學(xué)符號(hào)語言。數(shù)學(xué)符號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)成為一種真正世界通用的“國際語言”。

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  數(shù)學(xué)符號(hào)步入發(fā)展快行道

  小數(shù)點(diǎn)的由來

  小數(shù)點(diǎn)是十進(jìn)制小數(shù)的符號(hào),但卻比小數(shù)的出現(xiàn)晚了上千年之久。從理論上講,小數(shù)是十進(jìn)分?jǐn)?shù)。例如,小數(shù)3.14表達(dá)的就是3+1/10+4/100或

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  1.小數(shù)在中國的演變

  小數(shù)在中國的出現(xiàn)是比較早的。中國古代的很多計(jì)量單位多采用十進(jìn)制,因此十進(jìn)分?jǐn)?shù)就很容易產(chǎn)生。早在公元3世紀(jì),魏晉時(shí)代的數(shù)學(xué)家劉徽就引入了十進(jìn)分?jǐn)?shù),但他對(duì)分?jǐn)?shù)的處理是對(duì)小數(shù)的不同位引入不同的名稱,表示方法非常繁瑣,例如,圓周率3.1415926表示為:三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽。這與2.16元表示為2元1角6分非常類似。到宋、元時(shí)期,小數(shù)的使用在中國得到普及,并有了比較確切的表示,但表示方法不統(tǒng)一,例如,楊輝在《日用算法》中記載了兩斤的換算口訣“一求,隔位六二五;二求,退位一二五”,意思是1/16=0.0625;2/16=0.125。這里的“隔位”和“退位”,含有知識(shí)小數(shù)點(diǎn)位置的意思。還有人是把小數(shù)部分降一格,例如,3.1415926的表示為:三―四—五九二六。

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  劉徽和他的《九章算術(shù)》

  2.小數(shù)概念在國外的發(fā)展

  在歐洲及其伊斯蘭國家,由于古巴比倫的六十進(jìn)制長期居于統(tǒng)治地位,大多數(shù)的經(jīng)典科學(xué)著作均采用六十進(jìn)制,所以十進(jìn)制的小數(shù)概念出現(xiàn)的比較晚。直到15世紀(jì),中亞西亞的數(shù)學(xué)家阿爾卡西才應(yīng)用小數(shù),他是中國之外應(yīng)用小數(shù)的第一人。16世紀(jì),歐洲數(shù)學(xué)家才開始考慮小數(shù),為此做出重要貢獻(xiàn)的是荷蘭數(shù)學(xué)家斯蒂文,1583年,他在《論十進(jìn)制》中第一次闡述了小數(shù)的理論,并給出了明確的表示法。例如,他在計(jì)算圓周率時(shí)把3.1415記為:3◎1①4②1③5④或3.1'4''1'''5''''。他用符號(hào)◎把小數(shù)的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開,用①、②等標(biāo)記它前面的數(shù)字是第幾位小數(shù)。

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  斯蒂文和他的《論十進(jìn)制》

  之后,小數(shù)在歐洲很快得到普及,并且斯蒂文笨拙的小數(shù)記法很快被淘汰。為簡化記錄小數(shù),有人引入了分隔號(hào),在小數(shù)的個(gè)位用分隔號(hào)將證書部分與小數(shù)部分隔開,然后在小數(shù)的最后一位標(biāo)出小數(shù)的位數(shù),例如,把3@ 1① 4 ② 1③ 5表示為:3.1415④。在使用的過程中,人們發(fā)現(xiàn)沒必要用符號(hào)表示小數(shù)的位數(shù)和順序,又有人采用了一種比較簡潔的方式,就是讓把小數(shù)部分升一格,例如,把小數(shù)3.1415926表示為31415926。這與中國宋、元時(shí)代的表示方法極為類似。但最為常用的是,人們把小數(shù)的整數(shù)與小數(shù)部分寫在同一水平線上,用一個(gè)符號(hào)將其隔開。不過,不同的人引入的分隔號(hào)不同,使小數(shù)的分割符號(hào)在使用上顯得比較混亂,而第一個(gè)用小數(shù)點(diǎn)的,是德國數(shù)學(xué)家的克拉維斯,1593年,他在《星算》中就開始用“·”做整數(shù)部分與小數(shù)部分之間的分隔號(hào),這比中國晚了三百多年。17世紀(jì),對(duì)數(shù)的發(fā)明人納皮爾也使用小數(shù)點(diǎn)做小數(shù)的分隔符號(hào)。

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  克拉維斯——中國之外第一個(gè)用小數(shù)點(diǎn)的人

  但在接下來的幾百年里,小數(shù)的分隔號(hào)仍然沒有統(tǒng)一。到19世紀(jì)末期,尚有各種各樣的小數(shù)記法。例如,3.5有3’5、2°5、2▲5等多種記法。直到現(xiàn)在,小數(shù)點(diǎn)的寫法也沒有完全統(tǒng)一,不過主要還有兩種,一種是中、美等國使用的“.”,另一種是德、法等歐洲國家使用的“,”。

  其實(shí)像小數(shù)點(diǎn)一樣,我們現(xiàn)在使用的許多優(yōu)美簡捷的數(shù)學(xué)符號(hào),都經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的演變過程,它們都是在長時(shí)間的使用過程中,反復(fù)被篩選、淘汰,最終得以保留使用,并成為現(xiàn)在國際通用的數(shù)學(xué)符號(hào)。

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