前へ 6さいからの数学 次へ 第3話 整数 第5話 距離空間と極限と冪 2021年08月10日 くいなちゃん 「 6さいからの数学 」第4話では、いろいろな小数を紹介し、しかしその集合を考えるときには直感に反する場合があることを解説します! 数の種類 #1（自然数、整数、有理数） - shogonir blog. 1 有理数と実数 第3話 で、整数「 」を定義しましたが、今回はこれに小数を含めた集合「 」と「 」を定義します。 そしてそれらのような元が無限個の集合を考えると直感に反する場合があることを、「写像」や「濃度」といった概念を使って示していきます。 1. 1 有理数 「整数 整数」の分数で表せる、分母が 以外のすべての数を「 有理数 ゆうりすう 」といいます。 例えば、「 」や「 」や「 」は有理数です。 「 」という小数も、「 」という分数で表せるので有理数です。 このとき、有理数全体の集合を「 」と表すことにします。 つまり、「 」です。 1. 2 実数 有理数以外の小数を「 無理数 むりすう 」といいます。 無理数には、例えば円周率「 」や、 の値「 」などがあります。 これらは「整数 整数」の分数で表すことができません。 「 」のように数字が循環する小数は必ず「整数 整数」の分数に直すことができ、有理数になります。 「 」も、「 」と循環しているので有理数です。 循環しない小数は必ず無理数になります。 有理数と無理数を合わせて「 実数 じっすう 」といいます。 つまり、実数とはすべての小数のことを意味します。 実数全体の集合を「 」と表すことにします。 補足 ここで「小数」を定義なしに使ってしまいましたが、実数を厳密に定義することもできます。 いくつか定義の方法はありますがその1つを簡単に言うと、有理数を限りなくたくさん並べていくと何かの数に限りなく近づくことがあります。 その数は有理数ではないことがあり、それを無理数と定義します。 有理数と無理数を合わせて実数です。 1. 3 包含関係 さて、すべての自然数は、整数の中に含まれます。 また、すべての整数は、有理数の中に含まれます。 従って、今までに紹介した数は図1-1のような包含関係になります。 自然数 整数 有理数 実数 図1-1: 主な数の包含関係 1.
最初は骨や石に傷をつけることで何かを数えていたようです。 太陽が登った数(原始的な暦?
1 全射、単射、全単射 「 」において、 の元が のすべての元を余すところなく対応付けている場合、 を「 全射 ぜんしゃ 」といいます。 厳密には、集合 のすべての元 に対する を集めたものが集合 と一致したとき、 は全射です。 また、 のそれぞれの元に対応する の元に重複が無いとき、 を「 単射 たんしゃ 」といいます。 厳密には、 の任意の異なる2つの元 に対し、必ず と が異なるとき、 は単射です。 写像 が全射かつ単射であるとき、 を「 全単射 ぜんたんしゃ 」といいます。 このとき、 の元と の元がちょうど1対1で対応する形になります。 全射、単射、全単射のイメージを図2-3にまとめました。 図2-3: 全射、単射、全単射 2. 2 逆写像 写像 の、元の対応の向きを逆にした写像を、 の「 逆写像 ぎゃくしゃぞう 」といい「 」と表します。 厳密には、「 」「 」の2つの写像が、 の任意の元 に対して常に「 」を満たし、 の任意の元 に対して常に「 」を満たすとき、 は の逆写像「 」です。 例えば「 」という写像「 」と、「 」という写像「 」を考えると、「 」および「 」ですので、 は の逆写像「 」だといえます(図2-4)。 図2-4: 逆写像 写像 が全単射でなければ、 に逆写像は存在しません。 また が全単射であれば、必ず の逆写像 が存在し、それは1種類しかありません。 3 濃度 それでは最後に、整数 や実数 などの元の個数について考えてみましょう。 元の個数が無限個の場合でもその大小が判断できるように、「個数」を一般化した「濃度」というものを導入します。 3.
偶数と有理数の個数は同じ/総合雑学 鵺帝国 この記事で言う「個数」とは、集合論で言う「濃度」を指します。 ご存知の通り、 「偶数」 とは2の倍数のことを指す。すなわち、次のような数である。 …, −14, −12, −10, −8, −6, −4, −2, 0, +2, +4, +6, +8, +10, +12, +14, … 一方、 「奇数」 とは2で割り切れない整数のことを指す。すなわち、次のような数である。 …, −15, −13, −11, −9, −7, −5, −3, −1, +1, +3, +5, +7, +9, +11, +13, +15, … 偶数と奇数の個数が同じであることは、然程直観に反しないだろう。 では、有理数はどうだろうか? 「有理数」 とは、整数同士の分数で表せる数である。すなわち、次のような数である。 0, ±1, ±2, ±3, …; ± 1 2, ± 2 2, ± 3 2, …; ± 1 3, ± 2 3, ± 3 3, …; ± 1 4, ± 2 4, ± 3 4, …; … 見ての通り、「有理数」は偶数や奇数はおろか、整数以外の様々な分数をも含んでいる。 すると一見偶数や奇数よりも有理数の方が圧倒的に多そうである。 だが、実際には「偶数と有理数の個数は同じ」なのである。 一体どういうことだろうか? そもそもどうやって「個数」を比べるのか? 整数、自然数、有理数、無理数の定義を教えてください - 具体的な例も示して... - Yahoo!知恵袋. 偶数も有理数も無限個存在するので、個数を数え上げて比較することはできない。 では、どうやって比較するのだろうか?
"みたいな計算を考えると、そんな数は(自然数や)整数のレベルの中にはない、ということがわかってきます。 割り算で悩まないようにしたレベルが欲しくなりますね。その数のレベルが有理数です。 ・なお、 引き算で作った整数で出来る、ありとあらゆる演算は、割り算で作った有理数でも常に出来ます。不思議な話ではあるのですが、そこは安心して下さい。 逆に、有理数で出来る割り算の一部は、整数では出来ない、というのは説明した通りです。 ・もう一つ、念のために書いておきます。 0は整数で初めて出てきますが、 "÷0"という割り算は、整数以上のレベルでも、例えば有理数になったとしても、常に出来ません。 それにはちゃんとした理由があります。(が、長くなるので、 参考編で説明します。 ) ●割り算で悩まない有理数 ・有理数とは、-2/7, -1/5. 3/10, 1. 25 などの数です。(通常の文書では、書き方として、分数はスラッシュ"/"で書いてよいことになっています。これを見たら分数のことかもしれません。慣れて下さい。) 有理数とは、整数を、割り算で悩まないように強化したレベルの数だと考えて下さい。 ・ 全ての有理数は分数で表せます。 分数を何のために勉強したのかというと、実は有理数を扱うためです。分数としては、例えば、-1/5は有理数です。 ・また、 有限小数は、10進法に慣れている私たちが、有理数の一部を扱うために使えます。 有限小数としては、例えば、1.
さて, 種々の演算についてどこまで閉じているか ,という問題に関して,無理数だけ異質であることを見てきましたが,これはどうしてでしょうか.そのひとつの回答は,はじめの図にあります.この図を再度見て何か気づくことはないでしょうか.図をみると整数,有理数,実数,複素数はすべて自然数の拡張と考えることができます.気分的に言えば,演算について閉じるという性質は集合の範囲が増えればより成り立ちやすくなりそうです.実際,有理数まで範囲を広げれば加減乗除すべての演算で閉じます.ところが無理数はある体系を拡張したようなものではありません.いわばあまりもの全体を無理数と名付けた感じです.このことが起因しているといえるでしょう. 複素数については紹介するべきことが多すぎるので,別の記事に書くことにします.