Файл: 3.Конспекты лекций Н.doc

Если между двумя конечными множествами можно установить взаимнооднозначное соответствие, то эти множества называются равночисленными.

Отношение «быть равночисленными» на множестве всех множеств является рефлексивным, симметричным, транзитивным, а значит, является отношением эквивалентности. Поэтому отношение «быть равночисленным» разбивает множество всех множеств на классы. В эти классы попадут самые различные множества. Общее между ними – одинаковое количество элементов (в класс «5» - 5 цветов, 5 пальцев).

Натуральным числом называют общее свойство класса не пустых, конечных, равночисленных множеств.

Покажем, как операции над числами определяются через операции над множествами.

Обозначим через n(А) количество элементов в множестве А.

Введем операцию сложения над числами через операцию объединения над множествами.

Суммой чисел a и b называется количество элементов в объединении множеств А и В, которое равно

а + b = n(АВ) = n(А) + n(В), при условии, что АВ = .

Порядковая теория натурального числа.

Джузеппе Пеано, XIX в. Основные понятия: единица (е), операции: непосредственно следовать за, сложение, умножение.

В основе теории – аксиомы Пеано, которые являются свойствами натурального ряда чисел.

1 аксиома. Единица непосредственно не идет ни за каким натуральным числом.

2 аксиома. Любое натуральное число непосредственно следует не более, чем за одним натуральным числом.

3 аксиома. Если к натуральному числу х добавить 1, то получим непосредственно следующее натуральное число х`, т.е. х + 1= х`.

4 аксиома. С помощью добавления единицы к натуральному числу можно получить весь ряд натуральных чисел.

5 аксиома. Если натуральное число х умножить на 1, то получим само натур. число, т.е. х∙1 = х.

х + у` = х + (у + 1) = (х + у) + 1 = (х + у)`

Мы видим, что в количественной теории понятие числа определяется через множество, а операции над числами - через операции над множествами. В порядковой теории дан принцип образования каждого числа, понятие числа определяется через систему аксиом.

Познание ребенком понятия числа происходит одновременно в рамках количественной и порядковой теорий.

1.1.3. Нумерации

Нумерация - графическое изображение числа.

Существуют разные способы изображения числа. У разных народов в разное время существовали разные способы изображения чисел:

1. Иероглифическая нумерация (Др. Египет) – числа изображались с помощью рисунков.

2. Клинопись (Вавилон) – использовались горизонтальные и вертикальные клинышки.

3. Буквенная нумерация – числа изображались в виде букв, первая буква числительного (penta - p).

4. Алфавитная нумерация: а) греческая; б) славянская.

Первые 9 чисел – обозначаются первыми 9 буквами алфавита; следующие 9 букв обозначают десятки; следующие – сотни. Чтобы запись числа отличалась от записи букв, ставилась титла – волнистая черточка над буквой.

5. Римская нумерация. Для записи числа использовались 7 знаков:

I – 1, V – 5, X – 10, L – 50, C – 100, D – 500, M – 1000. Все остальные числа записывались с помощью этих знаков на основе следующих правил:

Если низшее число написано справа, то его прибавляют: VI; если низшее число написано слева, то его отнимают: IV .

Прибавлять можно не более 3-х знаков, а отнимать не более одного: VIII – восемь, IX – девять.

Отнимать можно непосредственно предыдущий знак, от сотни – только 10, от 500 – только 10. Например, 99 – XCIX.

Если надо записать число более 3-х тысяч, мы записываем его низшими знаками, берем в скобки и обозначаем индексом m. 214698 – (CCXIV)_m DCXCVIII.

6. Арабская нумерация (пользуемся и теперь). Придумали в Индии, европейцы переняли у арабов. Используется 10 знаков – цифры: 0, 1, …., 9.

1.1.4. Системы счисления

Система счисления – это совокупность способов записи чисел и выполнения действий над числами.

Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В позиционных – значение каждого знака в записи числа зависит от занимаемой им позиции (222), а в непозиционной – не зависит (CCXXII).

К позиционным системам счисления относятся: десятичная (используется 10 знаков для записи чисел – 0, 1, 2, …, 8, 9), двоичная (используется 2 знака – 0, 1) и т.п.

Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.

А) Чтобы перевести число из любой позиционной системы счисления в десятичную, надо представить это число в стандартном виде (например,

в десятичной системе счисления, 2134 = 2∙10³+1∙10²+3∙10¹+4∙10⁰,

в двоичной системе счисления, 1101₂ = 1∙2³ + 1∙2² + 0∙2¹ +1∙2⁰,

затем выполнить все действия: 1101₂ = 1∙2³ + 1∙2² + 0∙2¹ +1∙2⁰ = 8+4+0+1= 13.

Полученный результат и будет искомой записью числа в десятичной системе счисления, т.е. 1101₂ = 13.

Б) Чтобы перевести число из десятичной системы счисления в любую позиционную, надо делить это число на основание системы до тех пор, пока делимое не станет меньше делителя. Затем надо записать все остатки снизу вверх (или справа налево).

13│2

Полученный результат и будет искомой записью числа, 1 6│2

т.е. 13 = 1101₂. 0 3│2

1 1│2

1

Арифметические действия с многозначными числами в любой позиционной системе счисления выполняются также как и в десятичной, т.е. числа записываются в столбик разряд под разрядом. А для выполнения действий с однозначными числами

₊111₂

101₂

1100₂

Из истории происхождения систем счисления

Одними из первых появились пятеричная и десятичная системы счисления (по количеству пальцев на одной или двух руках). Существовала также двенадцатеричная и шестидесятеричная системы счисления. В первой из них считали большим пальцем фаланги остальных четырех пальцев. Отголоски этой системы дошли до наших дней: посуда группируется по 12 приборов (в дюжины). Гипотеза появления шестидесятеричной системы счисления такова: объединились два народа, у одного из которых была пятеричная, а у другого двенадцатеричная системы счисления. В наше время свидетельством существования этой системы служит состав часа из 60 минут и т.п.

1.2. Теория множеств

1.2.1. Множество. Отношения между множествами

Множество – одно из основных математических понятий. Множество ассоциируется с понятием группа. Множества могут быть конечными, бесконечными, пустыми.

Пустым называется множество, которое не содержит ни одного элемента ().

Множества обозначаются большими буквами латинского алфавита А, В, С,…, а элементы - маленькими буквами а, в, с, ….х, у.

«Элемент а принадлежит множеству А» записывают так: а  А, если не принадлежит – то в  А.

Способы задания множества:

1) путем перечисления всех элементов А = {а, с},

2) путем задания характеристического свойства.

Характеристическое – такое свойство, которым обладает каждый элемент данного множества, и не обладают элементы, не принадлежащие данному множеству.

Например, «натуральные числа больше 3» можно задать так: А = {n N, n >3}.

Отношения между множествами

Множества изображаются на плоскости с помощью кругов Эйлера.

1. Отношение равенства

Говорят, что А=В, если все элементы множества А принадлежат множеству В и наоборот, все элементы множества В принадлежат множеству А.

Ни количество элементов, ни порядок их следования не имеет значения для равенства множества.

Пример: А={1; 2} и В={1, 2, 2, 1}, А=В.

2. Отношение включения

Говорят, что множество Авключено ( ) в В, если все элементы множества А принадлежат В.

В этом случае множество А будем называть подмножеством В.

Если А={1, 2}, В={1, 2, 3}, то АВ.

Если А - студенты дошфака, В - студенты университета, то АВ.

3. Отношение пересечения

Говорят, что множества А и В пересекаются, если имеют хотя бы один общий элемент.

Например, А={1, 2, 3} и В={2, 4, 6} , А и В - пересекаются.

АВ

4. Если АВ=, то множества А и В не пересекаются. Например, студенты 1 и 5 курсов – не пересекающиеся множества.