网友提问:
负数我们应该怎么定义?课本中说正数前面加负号就是负数,总觉得不是本质上的解释,你怎么看?
优质回答:
这个还真没有最精准的答案。个人认为:在数轴上,以0为原点,小于零的数为负数,大于零的数为正数。
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对于负数的思考和研究早在两千多面前就已经开始了,其实对于负数的研究就好比除法和乘法,对于数学家而言,乘法和除法是同一种操作,乘以一个数字等于除以另外一个数字,一切决定于你采取的是什么样的视角来看待它。
负数与0之间联系紧密,负数的真正研究是在0真正意义上成为一个数字之后,也就是说0的出现,为我们打开了通往负数的大门。正、负数是两个相反的定义,应该在对比中进行理解,并且与0进行密切的联系。正数前面加上一个负号是负数这其实是从形式上的一种定义。我们应该从实际生活模型出发来理解我觉得会更透彻,毕竟任何数的产生一定基于生活生产的需求。
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很高兴回答这个问题,这也是值得我们教师思考的一个数学问题,讨论这个问题不仅仅是知识的讨论,还对我们教师今后的教学有所帮助,有助于教师专业成长,所以我认为这是个好问题。下面就发表我的个人观点:
关于负数的定义,课本上的定义是通过列举出一些生活中的负数,然后以“像×××××这样的数就是负数。”这种形式定义的,它是从负数的表现形式上定义的,并没有从它的本质意义上定义,其实我们课本上最初的自然数也是这样定义的。
我想这样定义的原因有X:一是在列举负数前,已经举出了一些具有相反意义的正负数,我们懂得了正负数实际上是具有相反意义的数,让大家明白了负数的本质含义。二是负数表示的意义广泛,从它本质意义定义不是一句话就能说得清楚的,从表现形式上定义要简洁明了的多。三是自然数的定义也是这种格式,负数的定义也沿用了这种形式,便于我们对知识的迁移理解,也便于大家学习。
以上纯属我个人观点,如有X希望点评!
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你好!很高兴回答你的问题。
数学是一门非常科学的学问,是数家们远古以来通过精准的推演计算,而得出来的结晶。它给人类科学、技术以及人们生产实践中的精准计算。起到了决定性的作,推动了人类社会的发展,是人类发展史上切不可少的一门学科。
那么,你提的问题,负号应该怎样定位,课本中正数前面加负号就是负数,总觉得不是本质上的解释?
这个问题得从数字的几种定义上去分析。
一、正数:正数我们通常可以把它定义为实有、存在、盈利之类数字。
比喻说:你有5元钱就叫它正5元、你银行里存了500元钱就叫正500元钱、某某单位生产盈利一个亿就是正一个亿。
二、负数:我们把它定义为差、欠、亏损之类的数字。
比喻说:你欠别人家5元钱称为负5元、某单位亏损一个亿称它为负一个亿。
三、0:定的实际意义是没有,不存在什么意义。
四:绝对值:绝对值就是数字的本身,不管是正数、负数绝对值都是这个本身数字。
比喻说:十5 、一5,他的绝对值都为丨5丨。
有了以上几种数字的定义,你可去仔细分析。其实正数前面加负号就等于负数,实际上也就给绝对值定义,因为我们在日常工作和生活中通常记载数字是把正号省略了的。
比喻说:你今天用去20元钱,它的绝对值本身是20元,在记载中你要给他定义就在这个20上面加上负号,即:一20,这个加十、一号其实就是人们在实际应用中的实际定义,没有深究的理由,就这么简单。
以上回答仅本人观点,如有错之处,欢迎指正!
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负数的定义
认识负数是很重要的一部分,我们先来看看小学教材中普遍是怎样引入负数的(看下图)。
可以看到主要是通过以下几个角度帮学生理解负数
通过零下温度呈现负数(如-20℃)。
通过海拔高度呈现负数(如-200米)。
通过相反方向呈现负数(如西-10米)。
通过收入支出呈现负数(如-100元)。
通过数线标出负数(如下图)。
总的来说,课本是通过“相反意义的量”帮助学生理解负数。其中利用温度计引入负数是教材中主要的例子,但是依靠温度计引入负数会出现新的问题。有了负数之后,自然我们需要比较负数的大小,理解负数的运算。
1. 比较大小中的问题
-20<-5
利用温度来理解就会出现矛盾,零下20度明明更冷,怎么会比零下5度小?
2. 负数运算中的问题
-(-1)=1
-1+(-1)=-2
我们知道两杯100度的沸水倒在一起并不是200度。所以温度计引入负数不能很好的解决这两个问题。
利用海拔高度可以观察到-5米比-20米要高,以此理解比较大小的问题,要比温度计好一些;利用数线上负数的位置比较大小更为直观,孩子们从一年级就知道数线X置越往右的数越大。
但是 -(-1)=1还是不能严格证明。
最后教材中告诉我们10、2等这样的数都是正数,在这些数前面加上负号“-”的数,如-3、-500等就是负数。
所以教材中并没有严格地给出负数的定义,只是介绍了它的符号写法(看下图)。让学生知道了正数、负数表示具有相反意义的量。
我们发现小学教材是通过“相反意义的量”引入负数,初中教材普遍是怎么样引入的负数我们来看看(看下图)。
初中同样是从“相反意义的量”引入负数,有温度、增长率、收支。告诉我们大于0的数叫做正数,在正数前面加上符号“-”(负)的数叫做负数。和小学课本给出的定义是一样的。上期我们提到的主要问题证明“-(-1)=1”到这里还是不能解决。
接着教材在给出有理数的定义后,介绍了数轴的定义(看下图)
数轴的三要素:原点、单位长度、正方向。小学中定义的数线(或数射线)可以理解为数轴的一部分,因为数线没有强调三要素,所以把数线叫作数轴并不是很严谨。负数比较大小可以从数轴来理解,位置越往右的数越大。
从数轴上可以看到与原点距离是2的点有两个,它们表示的数分别是2和-2。由此教材给出了象2和-2, 5和-5这样,只有符号不同的两个数叫作互为相反数。
在数轴上,分别位于原点两侧,到原点距离相等的两个点所表示的数,叫做互为相反数。
由此可知a的相反数是-a,具体来看1和-1到原点的距离是相等的,所以1的相反数是-1,-1的相反数是1。同时我们也知道-1的相反数是-(-1),因此只要证明相反数的唯一性,就可以说明-(-1)=1。
下面我们证明唯一性。(看下图)
从相反数的角度我们知道了-(-1)=1。但这个图片中的证明也是有漏洞的,因为我们还没有证明a+(-a)=0,所以从a、b互为相反数得到a+b=0逻辑上是有问题的。
这个问题涉及到负数的加减,我们接着看教材是怎么讲解的负数加减法(看下图)。
教材通过方向相反的量,先向右运动5m,再向左移动5m结果仍在起点处,由此得到5+(-5)=0。同理,先向右运动am,再向左移动am结果仍在起点处,由此得到a+(-a)=0。
但是这样的推理只是一种理解方式,并不是严格地代数证明。想要给出严格证明还是要从负数的定义入手,如何从代数的角度给负数定义?
我们说到可以从相反数的角度理解-(-1)=1。本期咱们先来看看某版教材向量空间与X中零元与负元的定义。
设V是一个集合,+是V上的二元运算(+:V×V→V是一个映射)。
若存在0∈V,使得对每个v∈V都有v+0=v,则称0是V中关于+的单位元,既零元。
若对每个v∈V,存在w∈V,使得v+w=0,则称w是v的逆元。将w记为-v。既负元。先证明零元与负元的唯一性(下图是在向量空间中的证明)。
思路和图中一样,设0’是另一个零元,w’是v的另一个负元。则有
0’=0’+0=0
w=w+0=w+(v+w’)=(w+v)+w’=0+w’=w’
由此可得零元与负元的唯一性。
在自然数中,我们知道数字0,就是加法中的零元。
0+1=1
0+2=2
0+3=3
接着我们思考
1+□=0
2+□’=0
3+□”=0
我们把□定义为-1,既 □:=-1。按照这样的定义自然有
-1+-(-1)=0
又有
-1+1=0
再根据负元的唯一性,可得
-(-1)=1
但是这样的定义中小学学生还是会觉得不好理解。我们换个角度思考。因为减法是加法的逆运算。根据上面的加法算式可得
0=1-1
0=2-2
0=3-3
□=0-1
□’=0-2
□”=0-3
我们把 -1:=0-1。也就是把-1定义为0-1。一般地 -a:=0-a。
由此可知
-(-1)=-(0-1)=0-(0-1)=1
也就是说,可以从减法的封闭性来思考,把-1定义为0-1。再运用这个定义来进行推理。可以关注小修哦!
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这个问题是有头脑的人才问得出的,因为到了哲学层面啦。
尽管我们的祖先在一千七百年前就发明了负数的概念了,但我们的研究仅在形而下的运用层面,负数表示亏欠,这个概念在做加减运算时是够用的,做乘除运算就不够了,因为解释不了为什么负负得正。
直到笛卡尔的出现,才给负数下了定义,也同时为负负得正找到了最合理的解释。
笛卡尔发明了笛卡尔坐标系,坐标系包含了所有的自然数,负数就是小于零的数。
负负为什么得正?因为只有得正才能同时满足乘法的三大定律。
负数就是在笛卡尔坐标上旋转180度。
这就是负数的数学含义。
以上内容就是小编分享的关于负数我们应该怎么定义?课本中说正数前面加负号就是负数,总觉得不是本质上的解释,你怎么看?.jpg” />