ТЕМА 17. О РАСШИРЕНИИ МНОЖЕСТВА НАТУРАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ
Содержание
1. Понятие дроби.
2. Положительные рациональные числа.
3. Запись положительных рациональных чисел в виде десятичных дробей.
4. Действительные числа.
Основная литература [1, 2, 6, 7, 9-13, 17, 18, 23, 33, 34];
Дополнительная литература [31, 43, 55]
Введение. Большинство применений математики связано с измерением величин. Однако для этих целей натуральных чисел недостаточно: не всегда единица величины укладывается целое число раз в измеряемой величине. Чтобы в такой ситуации точно выразить результат измерения, необходимо расширить запас чисел, введя числа, отличные от натуральных. К этому выводу люди пришли еще в глубокой древности: измерение длин, площадей, масс и других величин привело сначала к возникновению дробных чисел - получили рациональные числа, а в V в до н.э. математиками школы Пифагора было установлено, что существуют отрезки, длину которых при выбранной единице длины нельзя выразить рациональным числом. Позднее, в связи с решением этой проблемы, появились числа иррациональные. Рациональные и иррациональные числа назвали действительными. Строгое определение действительного числа и обоснование его свойств было дано в XIX в.
Действительные числа - не последние в ряду различных чисел. Процесс, начавшийся с расширения множества натуральных чисел, продолжается и сегодня - этого требует развитие различных наук и самой математики.
Знакомство учащихся с дробными числами происходит, как правило, в начальных классах. Затем понятие дроби уточняется и расширяется в средней школе. В связи с этим учителю необходимо владеть понятием дроби и рационального числа, знать правила выполнения действий над рациональными числами, свойства этих действий. Все это нужно не только для того, чтобы математически грамотно ввести понятие дроби и обучать младших школьников выполнять с ними действия, но и, что не менее важно, видеть взаимосвязи множеств рациональных и действительных чисел с множеством натуральных чисел. Без их понимания нельзя решить проблему преемственности в обучении математике в начальных и последующих классах школы.
Расширение множества N натуральных чисел будет происходить в такой последовательности: сначала строится множество Q+ положительных рациональных чисел, затем показывается, как его можно расширить до множества R+ положительных действительных чисел, и, наконец, очень кратко описывается расширение множества R+ до множества R всех действительных чисел.
Понятие дроби
е |
х |
Рис. 1 |
И тогда, говоря о длине отрезка х, мы должны указать два числа 4 и 14: четвертая часть отрезка е укладывается в отрезке точно 14 раз. Поэтому условились длину отрезка х записывать в виде Е где Е- длина единичного отрезка е, а символ называть дробью.
Определение. Пусть даны отрезок х и единичный отрезок е, длина которого Е. Если отрезок х состоит из т отрезков, равных п-ой части отрезка е, то длина отрезка х может быть представлена в виде Е, где символ — называют дробью (и читают «эм энных»).
В записи дроби числа m и n - натуральные, m называется числителем, n - знаменателемдроби.
Дробь называется правильной, если ее числитель меньше знаменателя, и неправильной, если ее числитель больше знаменателяилиравен ему.
Вернемся к рисунку 1, где показано, что четвертая часть отрезка е уложилась в отрезке х точно 14 раз. Очевидно, это не единственный вариант выбора такой части отрезка е, которая укладывается в отрезке х целое число раз. Можно взять восьмую часть отрезка е, тогда отрезок х будет состоять из 28 таких частей и его длина будет выражаться дробью . Можно взять шестнадцатую часть отрезка е, тогда отрезок х будет состоять из 56 таких частей и его длина будет выражаться дробью
Вообще длина одного и того же отрезка х при заданном единичном отрезке е может выражаться различными дробями, причем, если длина выражена дробью , то она может быть выражена и любой дробью вида , где k-натуральное число.
Теорема. Для того чтобы дроби и выражали длину одного того же отрезка, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось равенство тq = пр.
Доказательство этой теоремымы опускаем.
Определение.Две дроби и называются равными, если тq = пр.
Если дроби равны, то пишут
Например, , таккак 17×21 = 119×3, а потому что 17×27=459, 19×23 = 437 и 459 ¹ 437.
Из сформулированных выше теоремы и определения следует, что две дроби равны тогда и только тогда, когда они выражают длину одного и того же отрезка.
Нам известно, что отношение равенства дробей рефлексивно, симметрично и транзитивно, т.е. является отношением эквивалентности. Теперь, используя определение равных дробей, это можно доказать.
Теорема.Равенство дробей является отношением эквивалентности.
Доказательство. Действительно, равенство дробей рефлексивно: = ,так как равенство mn = nm справедливо для любых натуральных чисел n и m.
Равенство дробей симметрично: если , то , так как из mq = nр следует, что рn = qm (m, n, р, qÎN ). Оно транзитивно: еслии , то .В самом деле, так как ,то mq = nр, а так как , то рs = qr. Умножив обе части равенства mq = nр на s, а равенства рs = qr на n, получим mqs = nрs и nрs = qrs. Откуда mqs =qrn или ms = nr. Последнее равенство означает, что . Итак, равенство дробей рефлексивно, симметрично и транзитивно, следовательно, оно является отношением эквивалентности.
Из определения равных дробей вытекает основное свойство дроби. Напомним его.
Основное свойство дроби. Если числитель и знаменатель дроби умножить или разделить на одно и то же натуральное число, то получится дробь, равная данной.
На этом свойстве основано сокращение дробей и приведение дробей к общему знаменателю.
Сокращение дробей - это замена данной дроби другой, равной данной, но с меньшим числителем и знаменателем.
Если числитель и знаменатель дроби одновременно делятся только на единицу,то дробь называют несократимой.
Например, - несократимая дробь, так как ее числитель и знаменатель делятся одновременно только на единицу.
Приведение дробей к общему знаменателю - это замена данных дробей равными им дробями, имеющими одинаковые знаменатели.
Общим знаменателем двух дробей и является общее кратное чисел n и q, а наименьшим общим знаменателем - их наименьшее кратное К(n, q).
Например. Привести к наименьшему общему знаменателю дроби и .
Решение. Разложим числа 15 и 35 на простые множители: 15=3×5, 35=5×7. Тогда К(15,35)=3×5×7=105. Поскольку 105=15×7=35 ×3, то ,
Дата добавления: 2021-01-26; просмотров: 425;