Отрица́тельное число́ — элемент множества отрицательных чисел, которое (вместе с нулём) появилось в математике при расширении множества натуральных чисел. Основной целью расширения было желание сделать вычитание такой же полноценной операцией, как сложение. В рамках натуральных чисел можно вычесть только меньшее число из большего, а переместительный закон не включает вычитание — например, выражение 3+4−5{displaystyle 3+4-5} допустимо, а выражение с переставленными операндами 3−5+4{displaystyle 3-5+4} недопустимо…
допустимо, а выражение с переставленными операндами 3−5+4{displaystyle 3-5+4}
недопустимо…Добавление к натуральным числам отрицательных чисел и нуля делает возможной операцию вычитания для любых пар натуральных чисел. В результате такого расширения получается множество (кольцо) «целых чисел». При дальнейших расширениях множества чисел рациональными, вещественными, комплексными и прочими числами, для них тем же путём получаются соответствующие отрицательные значения.
Все отрицательные числа, и только они, меньше, чем ноль. На числовой оси отрицательные числа располагаются слева от нуля. Для них, как и для положительных чисел, определено отношение порядка, позволяющее сравнивать одно целое число с другим.
Для каждого натурального числа n существует одно и только одно отрицательное число, обозначаемое -n, которое дополняет n до нуля:
- n+(−n)=0.{displaystyle n+left(-nright)=0.}
Оба числа называются противоположными друг для друга. Вычитание целого числа a из другого целого числа b равносильно сложению b с противоположным для a:
- b−a=b+(−a).{displaystyle b-a=b+left(-aright).}
Пример: 25−75=−50.{displaystyle 25-75=-50.}
Содержание
- 1 Свойства отрицательных чисел
- 2 Вариации и обобщения
- 3 Исторический очерк
- 4 Знаменитые отрицательные числа
- 5 См. также
- 6 Литература
- 7 Примечания
Свойства отрицательных чисел
Отрицательные числа подчиняются практически тем же алгебраическим правилам, что и натуральные, но имеют некоторые особенности.
- Если любое множество положительных чисел ограничено снизу, то любое множество отрицательных чисел ограничено сверху.
- При умножении целых чисел действует правило знаков: произведение чисел с разными знаками отрицательно, с одинаковыми — положительно.
- При умножении обеих частей неравенства на отрицательное число знак неравенства меняется на обратный. Например, умножая неравенство 3 < 5 на −2, мы получаем: −6 > −10.
При делении с остатком частное может иметь любой знак, но остаток, по соглашению, всегда неотрицателен (иначе он определяется не однозначно). Например, разделим −24 на 5 с остатком:
- −24=5⋅(−5)+1=5⋅(−4)−4{displaystyle -24=5cdot (-5)+1=5cdot (-4)-4} .
.Вариации и обобщения
Понятия положительных и отрицательных чисел можно определить в любом упорядоченном кольце. Чаще всего эти понятия относятся к одной из следующих числовых систем:
Приведенные выше свойства 1-3 имеют место и в общем случае. К комплексным числам понятия «положительный» и «отрицательный» неприменимы.
Исторический очерк
Древний Египет, Вавилон и Древняя Греция не использовали отрицательных чисел, а если получались отрицательные корни уравнений (при вычитании), они отвергались как невозможные. Исключение составлял Диофант, который в III веке уже знал правило знаков и умел умножать отрицательные числа. Однако он рассматривал их лишь как промежуточный этап, полезный для вычисления окончательного, положительного результата.
Впервые отрицательные числа были частично узаконены в Китае, а затем (примерно с VII века) и в Индии, где трактовались как долги (недостача), или, как у Диофанта, признавались как временные значения. Умножение и деление для отрицательных чисел тогда ещё не были определены. Полезность и законность отрицательных чисел утверждались постепенно. Индийский математик Брахмагупта (VII век) уже рассматривал их наравне с положительными.
В Европе признание наступило на тысячу лет позже, да и то долгое время отрицательные числа называли «ложными», «мнимыми» или «абсурдными». Первое описание их в европейской литературе появилось в «Книге абака» Леонарда Пизанского (1202 год), который трактовал отрицательные числа как долг. Бомбелли и Жирар в своих трудах считали отрицательные числа вполне допустимыми и полезными, в частности, для обозначения нехватки чего-либо. Даже в XVII веке Паскаль считал, что 0−4=0{displaystyle 0-4=0}
, так как «ничто не может быть меньше, чем ничто»[1]. Отголоском тех времён является то обстоятельство, что в современной арифметике операция вычитания и знак отрицательных чисел обозначаются одним и тем же символом (минус), хотя алгебраически это совершенно разные понятия.
, так как «ничто не может быть меньше, чем ничто»В XVII веке, с появлением аналитической геометрии, отрицательные числа получили наглядное геометрическое представление на числовой оси. С этого момента наступает их полное равноправие. Тем не менее теория отрицательных чисел долго находилась в стадии становления. Оживлённо обсуждалась, например, странная пропорция 1:(−1)=(−1):1{displaystyle 1:(-1)=(-1):1}
— в ней первый член слева больше второго, а справа — наоборот, и получается, что большее равно меньшему («парадокс Арно»). Валлис считал, что отрицательные числа меньше нуля, но в то же время больше, чем бесконечность[2]. Непонятно было также, какой смысл имеет умножение отрицательных чисел, и почему произведение отрицательных положительно; на эту тему проходили жаркие дискуссии. Гаусс в 1831 году считал нужным разъяснить, что отрицательные числа принципиально имеют те же права, что и положительные, а то, что они применимы не ко всем вещам, ничего не означает, потому что дроби тоже применимы не ко всем вещам (например, неприменимы при счёте людей)[3].
— в ней первый член слева больше второго, а справа — наоборот, и получается, что большее равно меньшему («парадокс Полная и вполне строгая теория отрицательных чисел была создана только в XIX веке (Уильям Гамильтон и Герман Грассман).
Знаменитые отрицательные числа
| Число | Смысл числа | Примечания |
|---|---|---|
| −273,15 °C | Абсолютный нуль температуры | Это ноль градусов по шкале Кельвина. |
| −1,602 176 565·10−19 Кл | Заряд электрона | Элементарный заряд может быть и положительным — у протонов и позитронов. |
| −2,7·10−9 | шаблон не поддерживает такой синтаксис | Числовое значение — по сведениям 2000-го года. |
См. также
Литература
- Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2003. — ISBN 5-17-009554-6.
- Глейзер Г. И. История математики в школе. — М.: Просвещение, 1964. — 376 с.
- Панов В. Ф. Отрицательные числа // Математика древняя и юная. — Изд. 2-е, исправленное. — М.: МГТУ им. Баумана, 2006. — С. 398—401. — 648 с. — ISBN 5-7038-2890-2.
Примечания
- ↑ Сухотин А. К. Превратности научных идей. М.: Мол. гвардия. 1991, стр. 34.
- ↑ Панов В. Ф., 2006, с. 399..
- ↑ Александрова Н. В. Математические термины.(справочник). М.: Высшая школа, 1978, стр. 164.
