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无理数的本质是什么?

(2015-03-31 15:25:43)
标签:

教育

分类: 教育随笔

现在的初中数学教材,对于有理数和实数的定义,采用的并不是常见的“属+种差”式定义,而是用的分类法,整数和分数统称有理数,有理数和无理数统称实数。这似乎有悖于定义“对事物的本质特征作概括”的初衷。

至于无理数,我们的教材给出的则是“无限不循环小数”。从这个描述出发,许多老师和学生都把是“无限不循环”看作了无理数的本质特征。可这带来了一个问题,比如π和根号2,虽然是可化为“无限不循环”小数的数,可显然,化为“无限不循环”小数的做法其实并不符合数学的简约性原则。更让人为难的是,判断一个数是否是无限不循环的依据本身是个让人为难的事情,于是就出现了一些奇葩的说法——“看不出它是谁的平方”或者“用计算器检验”。显然,“看不出”和“计算器”都有可能因为自身或设备的能力局限而影响判断的结果。那么,到底什么才是无理数的本质特征呢?

这得从什么是有理数的本质特征说起:有理数(rational number是一个整数 a 和一个非零整数 b 的比(ratio),通常写作 a/b,故又称作分数。希腊文称为 λογο,原意为“成比例的数”(rational number)。也正是从这个意义上说,无理数(irrational number),当中的“理”字其意为“比”,即不可用两整数相比之数。也就是说,无理数是指实数范围内不能表示成两个整数之比的数。初中生都知道,根号2是个无理数是可以证明的。当然,说无理数就是10进制下的无限不循环小数本身也没有错。而且,按照“数以值分类”的原则,上述说法对于数的分类也不会有任何的困难。但明了了上面的这些内容,我们也就不会再以“看不出”和“计算器”为依据来判断一个数是有理数还是无理数了。

也就是说,我们要判断一个数是有理数还是无理数,正确的做法不是把它化为小数,看它到底是“有限小数”、 “无限循环小数”还是“无限不循环小数”,而是要倒过来,看看它能不能化作“可比数”即分数。任何“无限循环小数”都是可以化为分数的,你只需要设它等于x,再做一次乘法、一次减法、一次除法就可以将其化为分数。因为博客无法显示数学符号,在此我也就不举例了,相信这对于任何一个数学老师来说都不是件困难的事情。

 

所以有上面的话,完全因为昨天听的一节数学公开课有感而发。明白了无理数其实是“可化为无限不循环小数的数,它的实质应该是不可比的数,再去出类似无理数是无限小数这样的判断题就没有多大意义了。

 

 

 

 

 

 

 

[ 2015-3-27 22:51:00 | By: xldwyp ]

 

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