数の体系のまとめ 下図に数の種類をまとめました.ややこしくなるのを避けるために $2$ つに分けています. 実数は有理数と無理数のふたつにわけられます.小数で表したとき,有限でとまるか,循環するものが, 有理数 で,循環せずに無限につづくものが 無理数 です. さらに,有理数は 整数 という特別な数を含みます. 整数のうち,正の数を 自然数 とよびます. (ただし,$0$ を自然数に含める流儀もあります.) $i$ は 虚数単位 で,$2$ 乗すると $-1$ となる数です. 特に複素数,虚数,純虚数の違いが間違いやすいでので気をつけてください.虚数は実数でない複素数のことです.純虚数は,実部が $0$ の虚数のことです.今回は実数に含まれる数についてその特徴を紹介します.複素数については別の記事で扱います. 自然数の特徴 自然数 とは $1, 2, 3,... $ と続く数のことです.$0$ を自然数に含める流儀もありますが,日本の初等教育では $0$ を自然数に含めないことになっています.これはほとんど好みの問題です.自然数の重要な特徴のひとつは, 自然数からなる空でない集合は最小元をもつ というものです.たとえば,素数全体の集合は最小元 $2$ を持ちます.言われてみればこの事実は当たり前のことと思うかもしれませんが,このような基本的な事柄が決め手となって解決する問題も多くあります. 自然数全体の集合は加法について閉じています. つまり,$2$ つの自然数を足した数は必ず自然数になります.しかし,それ以外の演算 (減法,乗法,除法) については閉じていません. 整数の特徴 整数 とは $0, \pm{1}, \pm{2}, \pm{3},... $と続く数のことです.整数の重要な特徴のひとつは, 除法の原理が成り立つ ことです.除法の原理とは次のようなものです. 【数の集合】自然数とは？整数とは？感覚だけでわかる数の集合 - 青春マスマティック. 除法の原理: $2$ つの整数 $a, b (b \neq 0)$ に対して, $$a=bq+r (0 \le r < |b|)$$ を満たす整数 $q, r$ が一意的に存在する. 簡単にいうと,割り算の概念があるということです. また, どの $2$ つの整数の差の絶対値も $1$ 以上である という性質も重要です.つまり,$a$ を整数とすると,開区間 $(a-1, a+1)$ には整数は含まれていません.これは当然のことですが,イメージで言えば,数直線上で整数は点々と(ポツポツと)存在しているという感じです.
みなさんは生きていて色々な場面で数を扱う場面があると思います。 それは 表計算 ソフトの中であったり、学生だった頃の数学のノートの中であったり、様々だと思います。 例としていくつか書き出してみます。 1 2 3 0 -1 1. 5 1/3 他にも色々思いつく数があると思いますが、この記事ではこれぐらいにしておきます。 これらは数の種類によって分類することができます。 1, 2, 3 は 自然数 1, 2, 3, 0, -1 は整数 1, 2, 3, 0, -1, 1. 5, 1/3 は 有理数 自然数 や整数は聞いたことがあったり、意味を知っている方もいると思います。 有理数 はあまり聞き馴染みがないという方も多いのではないでしょうか。 また、「1.
小春 普通は、椅子がないっていうよね。 そもそも0という数を、数として認めるかという議論には、かなりの年月がかかっています。そういった意味でも、 0は整数から登場するという認識でOK でしょう。 有理数とは→分かち合う心の獲得 有理数 $$-1, \cdots, -\frac{1}{2}, \cdots, 0, \cdots, \frac{1}{2}, \cdots1, \cdots$$ 人間は成長するにつれて、平和や安定を求めるようになりました。 人が争う原因の一つは奪い合うこと。それを学んだ人間は"分かち合うこと"を学習します。 楓 独り占めするよりも、みんなでシェアした方がワダカマリもなく平和だよね。 そこで1つのものを等しく等分する\(\frac{1}{○}\)という考え方が登場します。 これは割算のことなので、有理数になってようやく、 $$+, -, \times, \div$$ 全ての計算が安心して行えるようになります。 $$2\div 4=\frac{2}{4}$$ つまり整数までの世界で考えることができなかった、 "割算を安心してできる世界" が必要になります。 有理数の登場により、 0と1の間や\(-1\)と\(-2\)の間など、並びあう整数の間に無限個の数を考えることができるようになりました 。 そこで $$\frac{1}{10}=0. 1$$ と対応づけることにより、 $$0, \frac{1}{10}, \frac{2}{10}, \cdots, 1$$ よりも感覚的にわかりやすい $$0, 0. 1, 0.
11なんかは有理数になります。(0. 11=11/100と分数にかくことができます。) もちろん、整数は5=5/1とかけるので、全て有理数になります。 また、0. 33333…=1/3も有理数になります。 上の具体例からもわかるかもしれませんが、有理数は 「有限桁の小数(整数)、または循環する小数であらわせるもので、それ以外は有理数ではない。」 ということができます。 ここまで広げると足し算、引き算、掛け算、割り算の四つの計算を自由に行うことができます。 この構造を体と呼び、有理数体と呼ばれることもあります。 無理数(irrational number): 実数のうち、有理数でないものを無理数と呼びます。 具体例を出したほうがわかりやすいと思います。例えば √2=1. 自然数 整数 有理数 無理数. 414… √3=1. 732… π(円周率)=3. 141592… のようなものは全て無理数になります。 有理数でないものですから、 {(整数)/(整数)で表せないもの全体}ですとか {循環しない小数で表せるもの全体}のようにかくことができます。 無理数は記号一つでかかれることがあまりありません。 実数から有理数を"ひいた"集合というニュアンスで R-Qなどとかかれたりする程度です。 「0」については上であげたもののうち、自然数と無理数以外の集合には全て入っています。 しかし、自然数に「0」が入るか否かは微妙な問題です。 上では0を含めないで書きましたが、0まで含めて自然数と呼ぶ人もいるからです。 学年的に分けてしまえば、高校までのレベルでしたら確実に入りません。 大学以降の数学でしたら、入れることも入れないこともあり、完全に文脈によります。 このように「自然数」という言葉はややこしいので、誤解をさけるために 0を含めない自然数:正整数 0を含める自然数:非負整数 と呼ぶこともあります。
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