一、对象与类
如果有人对你说“一个苹果”,你就会想到那种苹果特有的形状,酸酸甜甜的等苹果的一般特性。如果你去买苹果,你就会挑每个苹果有无破损,色泽看起来好不好等个体的特性。“苹果”是类,特定的“一个苹果”是对象。
二、集合初步
如果有两个萝,一个只装有苹果,另一个装有苹果、雪梨、李子、香蕉等,我们会说:第一个是一萝苹果;第二个是一萝水果。为什么不说两萝水果呢?显然是为了说得更准确。苹果和水果都是类,水果是大类,苹果是小类,水果包括苹果。第一个萝中只有属于苹果的对象,是一个苹果的集合;第二个萝是各种属于水果的对象,是一个水果的集合。因此我们可以认为,集合是属于同一类的对象的集体。
三、数集
0、1、2、3、4、……这些数我们都知道它们都是自然数,根据集合的概念,就可以叫做自然数集合,简称自然数集或自然数。
我们创造数这个东西,目的就是为了计算,首先是+-×÷四则运算,我们马上就是发现,自然数+或×的结果都是自然数,意思就是在自然数集中总能找到一个自然数与结果相同;但自然数-或÷的结果不一定是自然数(例如1-2、1÷2),意思就是在自然数集中不一定能找到一个自然数与结果相同。自然数的+和×运算具有封闭性;但-或÷运算不具有封闭性。
找到或定义新的数来“丰富”自然数成了迫切的需求,在减法运算中,与自然数相反的数——负数很自然的诞生了。1-2行不通,就把算式倒过来,在结果前加一个相反号——负号(-)就成了负数(-1)。所有自然数都有相反数,0的相反数是0本身。
用自然数的相反数“丰富”自然数,把自然数这个集合撑大了就成了整数集合,简称整数集或者整数。显然整数继承了自然数的+和×运算封闭性,又增加了-运算封闭性。四则运算中就剩÷运算没有封闭性了。
三个人分一个大饼,1÷3在整数集中找不到一个数与它的结果相等,难不倒聪明的人类,人们创造了整数集合外的数——分数。1÷3无法算,就干脆不算,把被除数写在上面,除数写在下面,÷号(去掉两点后)写中间就成了分数(1/3)。分数有真分数、假分数和带分数,最重要的是真分数。
用分数去撑大整数这个集合,这样一个包括整数和分数的数集,就具有四则运算的封闭性,人们可以放心地进行四则运算。这样一个数集的形成大大推动了人类文明的发展,为科学的萌芽提供了数学基础。