娃最近做题错的一道,给她讲一讲。
一看题目,其实这是一道伪装成运算题目的定义题。
首先,分子不能为零,所以X-3≠0,即为X≠3
在实数范围内,负数不能开平方根,因此X²-9≥0 同时X²-9≤0 两者同时满足,只能是X²-9=0,即为X= -3. 结合第一条,X=-3, 带入可解。
题目很简单,但是可能老师没有给你们讲得很透,因为这个涉及到数的定义的扩展。
一,分子不能为零
你们在小学的时候,可能就学过”零不能做除数“,因为从朴素的观点来看,一个数字除以零是没有意义的。实际上古人也是这么看的,所以但凡是零作为分子的这种运算就规避开,即为运算无意义,这个是人为定义的。
二,负数开平方没意义
这个是在你学习到目前阶段的数学定义。古人以前也是这么认为的,所以都会回避。而在解决三次方程问题时,发现在中间过程中,必须要有负数开平方的运算,而结果是正确的。错误的结果导致了正确的答案,这个在数学逻辑内是不能认可的,数学家才定义的虚数,将实数扩展到了复数概念上。因此只能说在实数范围内,负数开平方没有意义,但在复数范围内是可以的。
以上只是大概说明,实际上数的概念从朴素的认知,到后面用集合论严格规范,经历了漫长的发展过程。如下图:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/465481863
由上图可看到,数学家对数的概念不断扩展的历史。
首先是自然数,就是自然而然人就知道的数。而后有了零,零就代表啥也没有(其实不是,在数表达时,还个占位符)。欠账不还,人们就定义了负数。你考试老师给你判了-5分,就代表你不仅一道没答对,还签老师5分。哭晕了吧。自然数,零和负数统一就有了整数的概念。
有自然数,人们分烙饼做除法,就有了分数,分数代表一个数的一部分和整数的概念对立。
开始人们认为整数和分数就是所有全部的数了,而后一个数学家发现了有的数不能表示为分数形式。这是多么没有道理的事情,这位数学家还因此而丧命。所以,又区分出了无理数和有理数。有理数就是整数和分数,无理数就是就是死活不能表示为分数的数字,你们的定义叫做无限不循环小数(其实这个定义也不怎么严谨,你知道大概就好)。
而后,就是定义了负数开平方结果为虚数,看名字就知道,太”虚幻“了。虚数与实数对立,就扩展到了复数。
这还远远没完。数学家发现,有的数字不能作为有理系数多项式方程的根的数。这个比较抽线,比如 X 5=6. X² 2X 1=0。你都可以通过方程变换,把它写成X的表达式,即为X的解。这种数字叫做代数数。而有的数则不行,a=0.110001000000000000000001000…(a=1/10^(1!)+1/10^(2!)+1/10^(3!)+…)数学家刘维尔写下这个数,并且证明取这个a不可能满足任何整系数多项式方程。这种数就叫超越数,圆周率也是超越数。所以复数又可以分成代数数和超越数。
以上常规意义上的数,而随着数学进一步抽象就不再局限于”数“了,就有了群、域、环,向量,张量等等更抽象的概念。
总结一下:
- 数的定义是随着数学发展而不断扩展的,可以了解一点数学发展的历史。
- 数的运算是否有意义,必须要说明在什么定义之内;在不同的数集定义内,运算的是否有意义会改变。在方程,函数等运算前,必须先要明确定义范围,否则会出错,或者得出不同的答案。
- 数的严谨定义是建立在集合基础之上的,因此这道题目严格来说,应该规定在实数范围之内。
告诉你几个符号:
N代表自然数集
Z代表整数集合
Q代表有理数集合
R代表实数集合
C代表复数集合
属于,数学符号为“∈”,表示元素和集合之间的关系。
X,Y ∈R, 就代表X、Y都是实数。
你学会了吗?
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