自然數(shù)的兩個屬性?
自然數(shù)用以計量事物的件數(shù)或表示事物次序的數(shù)。即用數(shù)碼0,1,2,3,4,……所表示的數(shù)。表示物體個數(shù)的數(shù)叫自然數(shù),自然數(shù)由0開始,一個接一個,組成一個無窮的集體。自然數(shù)有有序性,無限性。分為偶數(shù)和奇數(shù),合數(shù)和質(zhì)數(shù)等。
1、對自然數(shù)可以定義加法和乘法。其中,加法運算“+”定義為:
a + 0 = a;
a + S(x) = S(a +x), 其中,S(x)表示x的后繼者。
如果我們將S(0)定義為符號“1”,那么b + 1 = b + S(0) = S( b + 0 ) = S(b),即,“+1”運算可求得任意自然數(shù)的后繼者。
同理,乘法運算“×”定義為:
a × 0 = 0;
a × S(b) = a × b + a
自然數(shù)的減法和除法可以由類似加法和乘法的逆的方式定義。
2、有序性。自然數(shù)的有序性是指,自然數(shù)可以從0開始,不重復(fù)也不遺漏地排成一個數(shù)列:0,1,2,3,…這個數(shù)列叫自然數(shù)列。一個集合的元素如果能與自然數(shù)列或者自然數(shù)列的一部分建立一一對應(yīng),我們就說這個集合是可數(shù)的,否則就說它是不可數(shù)的。
3、無限性。自然數(shù)集是一個無窮集合,自然數(shù)列可以無止境地寫下去。
對于無限集合來說“,元素個數(shù)”的概念已經(jīng)不適用,用數(shù)個數(shù)的方法比較集合元素的多少只適用于有限集合。為了比較兩個無限集合的元素的多少,集合論的創(chuàng)立者德國數(shù)學(xué)家康托爾引入了一一對應(yīng)的方法。
這一方法對于有限集合顯然是適用的,21世紀(jì)把它推廣到無限集合,即如果兩個無限集合的元素之間能建立一個一一對應(yīng),我們就認(rèn)為這兩個集合的元素是同樣多的。
對于無限集合,我們不再說它們的元素個數(shù)相同,而說這兩個集合的基數(shù)相同,或者說,這兩個集合等勢。與有限集對比,無限集有一些特殊的性質(zhì),其一是它可以與自己的真子集建立一一對應(yīng),例如:
0 1 2 3 4 …
1 3 5 7 9 …
這就是說,這兩個集合有同樣多的元素,或者說,它們是等勢的。大數(shù)學(xué)家希爾伯特曾用一個有趣的例子來說明自然數(shù)的無限性:如果一個旅館只有有限個房間,當(dāng)它的房間都住滿了時,再來一個旅客,經(jīng)理就無法讓他入住了。
但如果這個旅館有無數(shù)個房間,也都住滿了,經(jīng)理卻仍可以安排這位旅客:他把1號房間的旅客換到2號房間,把2號房間的旅客換到3號房間,……如此繼續(xù)下去,就把1號房間騰出來了。
4、傳遞性:設(shè) n1,n2,n3 都是自然數(shù),若 n1>n2,n2>n3,那么 n1>n3。
5、三岐性:對于任意兩個自然數(shù)n1,n2,有且只有下列三種關(guān)系之一:n1>n2,n1=n2或n1<n2。
6、最小數(shù)原理:自然數(shù)集合的任一非空子集中必有最小的數(shù)。具備性質(zhì)3、4的數(shù)集稱為線性序集。容易看出,有理數(shù)集、實數(shù)集都是線性序集。
但是這兩個數(shù)集都不具備性質(zhì)5,例如所有形如nm(m>n,m,n 都是自然數(shù))的數(shù)組成的集合是有理數(shù)集的非空子集,這個集合就沒有最小數(shù);開區(qū)間(0,1)是實數(shù)集合的非空子集,它也沒有最小數(shù)。
具備性質(zhì)5的集合稱為良序集,自然數(shù)集合就是一種良序集。容易看出,加入0之后的自然數(shù)集仍然具備上述性質(zhì)3、4、5,就是說,仍然是線性序集和良序集。
擴展資料:
1、自然數(shù)列在“數(shù)列”,有著最廣泛的運用,因為所有的數(shù)列中,各項的序號都組成自然數(shù)列。
任何數(shù)列的通項公式都可以看作:數(shù)列各項的數(shù)與它的序號之間固定的數(shù)量關(guān)系。
2、求n條射線可以組成多少個角時,應(yīng)用了自然數(shù)列的前n項和公式
第1條射線和其它射線組成(n-1)個角,第2條射線跟余下的其它射線組成(n-2)個角,依此類推得到式子
1+2+3+4+……+n-1=n(n-1)/2
3、求直線上有n個點,組成多少條線段時,也應(yīng)用了自然數(shù)列的前n項和公式
第1個點和其它點組成(n-1)條線段,第2個點跟余下的其它點組成(n-2)條線段,依此類推同樣可以得到式子
1+2+3+4+……+n-1=n(n-1)/2