上一课中讲到,无理数表示不可公度比,那把表示可公度比的整数和分数统称为有理数就顺理成章了。也就是说有理数的得名是由于无理数的出现导致的。有理数和无理数相对;可公度比和不可公度比相对。
在数学中,可以用一条直线上的点表示数,这条直线叫做数轴(number axis),它满足以下要求:
(1)在直线上任取一个点表示数0,这个点叫做原点(origin);
(2)通常规定直线上从原点向右(或上)为正方向,从原点向左(或下)为负方向;
(3)选取适当的长度为单位长度,直线上从原点向右,每隔一个单位长度取一个点,依次表示1,2,3,…;从原点向左;用类似方法依次表示-1,-2,-3,…(图1)
图1
分数或小数也可以用数轴上的点表示,例如从原点向右6.5个单位长度的点表示小数6.5,从原点向左3/2个单位长度的点表示分数-3/2(图1)。
所以,每一个有理数都可以用数轴上的一个点表示出来。
图2
从图2中可以看出,OO’的长是这个圆的周长π,所以点O’对应的数是π。这样,无理数π可以用数轴上的点表示出来。
图3
又如,以单位长度为边长画一个正方形(图3),以原点为圆心,正方形的对角线长为半径画弧,与正半轴的交点就表示√2,与负半轴的交点就表示-√2。
上面的例子说明数轴上除了有理数,还有很多“漏洞”,因为有理数不包括无限位不循环小数。无限位不循环小数就是无理数,所以无理数把数轴上的这些“漏洞”全部补上了。
在数轴上取一点,这一点到原点的距离必然是整数、有限位小数、无限位循环小数或无限位不循环小数(数轴上的数全枚举了)之中的一种。这个说明有理数(整数、有限位小数、无限位循环小数)和无理数(无限位不循环小数)都是实实在在的存在的,因此我们把有理数和无理数统称为实数。
实数与数轴上的点是一一对应的,即每一个实数都可以用数轴上的一个点来表示;反过来,数轴上的每一个点都表示一个实数。实数的提出,为用代数的方法研究几何(解析几何)提供了必要的条件。
注意了,从现在起,我们说的“数”就是指“实数”。下面图4是实数的思维导图:
图4
练习题:把图4中的实数思维导图用语言描述出来。