Теоретико-множественный смысл натурального числа, нуля и отношения «меньше»




МДК 01.04 ТОНКМ

Группа: 22А

Преподаватели: Мартусевич Т.О., Насибулина Л.В.

Дата занятия: 07.09.2021

Срок выполнения задания и дата выставления оценки: 13.09.2021

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Уважаемы студенты! Вы продолжаете изучение «теоретических основ начального курса математики». Продолжаете вести тетрадь по ТОНКМ. В вашей тетради, в ваших конспектах, пожалуйста, найдите тему 1 и повторите её:

Количественные натуральные числа. Счет

Чтобы выяснить, как связаны между собой количественный и порядковый смысл натурального числа, рас­смотрим такие понятия, как отрезок натурального ряда, конечное множество, счет, и другие.

Определение. Отрезком Nа натурального ряда называется множество натуральных чисел, не превосходящих натурального числа а.

Используя запись множества, для элементов которого указано характеристическое свойство, можно записать, что Nа = {х | х∈N и х ≤ а}

Например, отрезок N7 - это множество натуральных чисел, не пре­восходящих числа 7, т. е. N7 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}.

Отметим два важных свойства отрезков натурального ряда.

1) Любой отрезок Nа содержит единицу. Это свойство вытекает из определения отрезка Nа.

2) Если число х содержится в отрезке Nа и х¹а, то и непосредственно следующее за ним число х +1 также содержится в Nа.

Определение. Множество А называется конечным, если оно равномощно некоторому отрезку Nа натурального ряда.

Например, множество А вершин треугольника - конечное множество, так как оно равномощно отрезку N3 = {1, 2, 3}, т.е. А ~ N3.

Теорема. Всякое непустое конечное множество равномощно одному и только одному отрезку натурального ряда.

Определение. Если непустое конечное множество А равномощно отрезку Nа, то натуральное число а называют числом элементов множества А и пишут п(А) = а.

Например, если А - множество вершин треугольника, то n (А) = 3. Из данного определения и теоремы получаем, что для любого непустого конечного множества А число а = n(А) единственное.

Определение. Установление взаимно однозначного соответствия между элементами непустого конечного множества А и отрезком натурального ряда называется счетом элементов множества А.

Так как всякое непустое конечное множество равномощно только одному отрезку натурального ряда, то число элементов, т.е. результат счета не зависит от того, в каком порядке будут пересчитываться элементы множества. Поэтому можно какому-либо элементу множества А поставить в соответствие число 1 и больше этот элемент не рассматривать. Затем какому-либо из оставшихся элементов сопоставить число 2 и больше его не рассматривать. Продолжая это построение, последнему оставшемуся элементу мы поставим в соответствие число а.

В процессе счета мы не только найдем число элементов множества А, но и упорядочим его: элемент, которому соответствует число 1, - первый; элемент, которому сопоставлено число 2, - второй, и т.д.

Таким образом, всякое натуральное число а можно рассматривать как характеристику численности некоторого конечного множества А. Натуральное число а имеет при этом количественный смысл.

Тему 2 и тему 3 изучите и сделайте в тетради структурированный конспект.

Замечание: можно распечатать данный материал и вклеить в тетрадь, главные определения и факты выделить маркером. Их обязательно нужно знать и уметь сформулировать.

Теоретико-множественный смысл натурального числа, нуля и отношения «меньше»

Как было установлено ранее, количественное натуральное число а получается в результате счета элементов конечного множества А: а = n(А). Это же число а может быть получено и при пересчете элементов другого множества, например, В. Но если а = n(В), то множества А и В равномощны, поскольку содержат поровну элементов.

Так как любому непустому конечному множеству соответствует только одно натуральное число, то вся совокупность конечных множеств разбивается на классы равномощных множеств. В одном классе будут содержаться все одноэлементные множества, в другом - двухэлементные и т.д. Множества одного класса различны по своей природе, но все они содержат одинаковое число элементов. И это число можно рассматривать как общее свойство класса конечных равномощных множеств.

Таким образом, с теоретико-множественной точки зрения, натуральное число - это общее свойство класса конечных равномощных множеств.

Так как каждый класс равномощных конечных множеств однозначно определяется выбором какого-нибудь его представителя, то о натуральном числе «три» можно сказать, что это общее свойство класса множеств, равномощных, например, множеству сторон треугольника, а о натуральном числе «четыре», что это общее свойство класса множеств, равномощных, например, множеству вершин квадрата.

Число «нуль» с теоретико-множественных позиций рассматривается как число элементов пустого множества: 0 = n(∅).

Итак, натуральное число а как характеристику количества можно рассматривать с двух позиций:

1) как число элементов в множестве А, получаемое при счете, т.е. а = n(А), причем А ~ Nа;

2) как общее свойство класса конечных равномощных множеств.

Установленная связь между конечными множествами и натураль­ными числами позволяет дать теоретико-множественное истолкование отношения «меньше».

1). С точки зрения понятия суммы целых неотрицательных чисел это отношение определено следующим образом: а < b ⇔ (∃ с∈N) а + с = b.

2) Если а < b, то это означает, что отрезок натурального ряда Nа является собственным подмножеством отрезка Nb, т.е. Nа⊂Nb и Nа≠Nb. Справедливо и обратное утверждение: если Nа - собственное подмножество Nb, то а < b. Тем самым отношение «меньше» получает теоре­тико-множественное истолкование: а<b в том и только в том случае, когда отрезок натурального ряда Nа является собственным подмножеством отрезка Nb. Символическая запись: а<b ⇔ Nа⊂Nb и Nа≠Nb.

Так, справедливость неравенства 3<7 вытекает из того, что {1,2,3} ⊂ {1,2,3,4, 5, 6,7}.

Если воспользоваться терминологией, принятой в школьном курсе математики, то последнее определение отношения «меньше» можно сформулировать так: «Число а меньше числа b тогда и только тогда, когда при счете число а называют раньше числа b».

Данная трактовка отношения «меньше» позволяет сравнивать числа, опираясь на знание их места в натуральном ряду.

3). Сравнение чисел (особенно небольших) часто выполняют иначе, используя связь чисел с конечными множествами.

Пусть а = n(А), b = n(В), и а < b. Тогда А ~ Nа, В ~ Nb и Nа ⊂Nb. Последнее отношение означает, что в множестве В можно выделить собственное подмноже­ство В1, равномощное множеству А: а = n (А), b = n(В) и а < b ⇔ А ~ В1, где В1⊂В, В1 ≠ В, В1 ≠∅.

Свойства отношения «меньше» для натуральных чисел также получают теоретико-множественное истолкование: транзитивность и антисимметричность этого отношения связаны с тем, что транзитивно и антисимметрично отношение «быть подмножеством».

Теоретико-множественный смысл неравенства 0 < а, истинного для любого натурального числа а, связан с тем, что пустое множество является подмножеством отрезка Nа (или любого такого множества А, для которого а = n(А)).

В связи с тем, что при определении числа, соответствующему множеству А, приходится прибегать к счету, а для этого нужен некоторый отрезок натурального ряда, то изучение математики в начальных классах начинается, как правило, с усвоения чисел первого десятка. Параллельно раскрывается смысл каждого из этих чисел, причем ко­личественное натуральное число часто рассматривается как общее свойство класса конечных равномощных множеств. Например, когда учащиеся изучают число «три», они рассматривают множества, содержащие три элемента: три кубика, три карандаша и др. Так происходит при изучении всех чисел первого десятка, но число элементов в множестве каждый раз определяется путем пересчета, т.е. количественный и порядковый смысл числа, а также его запись выступают в тесной взаимосвязи.

Сравнение чисел в начальном курсе математики осуществляется различными способами - оно основано на всех рассмотренных нами подходах к трактовке отношения «меньше».



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: