區(qū)別比較
學(xué)家高斯
現(xiàn)代小學(xué)數(shù)學(xué)的具體內(nèi)容,基本上還是古代算術(shù)的知識(shí),也就是說(shuō),古代算術(shù)和現(xiàn)代算術(shù)的許多內(nèi)容上是相同的。不過(guò)現(xiàn)代算術(shù)和古代算術(shù)也還存在著區(qū)別。
首先,算術(shù)的內(nèi)容是古代的成人包括數(shù)學(xué)家所研究的對(duì)象,這些內(nèi)容已變成了少年兒童的數(shù)學(xué)。其次,在現(xiàn)代小學(xué)數(shù)學(xué)里,總結(jié)了長(zhǎng)期以來(lái)所歸結(jié)出來(lái)的
基本運(yùn)算性質(zhì),即加法、乘法的交換律和結(jié)合律,以及乘法對(duì)加法的
分配律。這五條基本運(yùn)算定律,不僅是小學(xué)數(shù)學(xué)里所學(xué)習(xí)的數(shù)運(yùn)算的重要性質(zhì),也是整個(gè)數(shù)學(xué)里,特別是
代數(shù)學(xué)里著重研究的主要性質(zhì)。
第三,在現(xiàn)代的小學(xué)數(shù)學(xué)里,還孕育著近代數(shù)學(xué)里的集合和函數(shù)等
數(shù)學(xué)基礎(chǔ)概念的思想。比如,和、差、積、商的變化,數(shù)和數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及
比和比例等。
另外,小學(xué)數(shù)學(xué)里,還包含有十六世紀(jì)才出現(xiàn)的十進(jìn)小數(shù)和它們的四則運(yùn)算。應(yīng)當(dāng)提出的是十進(jìn)小數(shù)不是一種新的數(shù),而可以被看作是一種
分母是10的方冪的分?jǐn)?shù)的另一種寫(xiě)法。
現(xiàn)代的代數(shù)學(xué)、
數(shù)論等最初就是由算術(shù)發(fā)展起來(lái)的。后來(lái),算學(xué)、數(shù)學(xué)的概念出現(xiàn)了,它代替了算術(shù)的含義,包括了全部數(shù)學(xué),算術(shù)就變成了一個(gè)分支了。因此,也可以說(shuō)算術(shù)是最古老的分支。
相關(guān)書(shū)籍
國(guó)數(shù)學(xué)家費(fèi)馬
《算術(shù)》(Arithmetica)是古希臘后期數(shù)學(xué)家
丟番圖的一部名著,著作原有13卷,長(zhǎng)期以來(lái),大家都以為只有1464年在
威尼斯發(fā)現(xiàn)的前6卷希臘文抄本,后在
馬什哈德(伊朗東北部)又發(fā)現(xiàn)4卷阿拉伯文譯本。
《算術(shù)》事實(shí)上是一部
代數(shù)著作,其中包含有一元或多元一次方程的問(wèn)題,二次不定方程問(wèn)題以及數(shù)論方面的問(wèn)題,現(xiàn)存6卷中共有189題,幾乎一題一法,各不相同。雖然后人將其歸成五十多個(gè)類(lèi),但是仍無(wú)一般的方法可尋。并且,著作中引用了許多縮寫(xiě)符號(hào),如未知量及其各次冪用S、△r、Kr、△r△、△Kr、KrK等符號(hào)。無(wú)論從內(nèi)容與形式上講,這種完全脫離幾何的特征,與當(dāng)時(shí)古希臘
歐幾里得幾何盛行的時(shí)尚大異其趣。因此,丟番圖的《算術(shù)》雖然代表了古希臘代數(shù)學(xué)的最高水平,但是它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了同時(shí)代人,而不為同時(shí)代人所接受,很快就被湮沒(méi),沒(méi)有對(duì)當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生太大的影響。
直到15世紀(jì)《算術(shù)》被重新發(fā)掘,鼓舞了一大批數(shù)學(xué)家在此基礎(chǔ)之上,把代數(shù)學(xué)大大向前推進(jìn)了。首先是法國(guó)數(shù)學(xué)家蓬貝利認(rèn)識(shí)到《算術(shù)》的重大價(jià)值,他的同胞
韋達(dá)正是在丟番圖縮寫(xiě)代數(shù)的啟示下才做出了符號(hào)代數(shù)的貢獻(xiàn),到17世紀(jì),
費(fèi)馬手持一本《算術(shù)》,并在其空白處寫(xiě)寫(xiě)畫(huà)畫(huà),竟把數(shù)論引上了近代的軌道。《算術(shù)》中的不定分析,對(duì)
現(xiàn)代數(shù)學(xué)影響也很深遠(yuǎn),在不同
數(shù)域上,凡是涉及
不定方程求解問(wèn)題,都稱(chēng)之為“
丟番圖方程”或“丟番圖分析”。
十進(jìn)制
在基數(shù)(前十個(gè)非負(fù)整數(shù)0,1,2,……,9)的基礎(chǔ)上構(gòu)建所有實(shí)數(shù)。一個(gè)
十進(jìn)制數(shù)由一個(gè)基數(shù)序列組成,每一位數(shù)字的命名取決于其相對(duì)于
小數(shù)點(diǎn)的位置。例如:507.36表示5個(gè)100(10),加0個(gè)10(10),加7個(gè)最小整數(shù)單位1(10),加3個(gè)0.1(10),加6個(gè)0.01(10)。該計(jì)數(shù)法的一個(gè)要點(diǎn)(也是其實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn))是對(duì)0與其它基數(shù)一視同仁。
算術(shù)運(yùn)算
加法
加法是基本算術(shù)運(yùn)算。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),加法將兩個(gè)數(shù)字結(jié)合,成為一個(gè)數(shù)字,稱(chēng)之為“和”。把多于兩個(gè)數(shù)相加,可以視為重復(fù)的加法;這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為
求和,包括在
級(jí)數(shù)中把無(wú)窮多個(gè)數(shù)相加。1的重復(fù)加法是
計(jì)數(shù)的最基本的形式。
加法滿(mǎn)足
交換律和
結(jié)合律。加法的
單位元是0,也就是說(shuō),把任何數(shù)加上0都得到相同的數(shù)。另外,加法的
逆元素就是
相反數(shù),也就是說(shuō),把任何數(shù)加上它的相反數(shù)都得出單位元0。例如,7的相反數(shù)是(-7),所以7 + (-7) = 0。
減法
減法是加法的相反。減法是求出兩個(gè)數(shù)(
被減數(shù)和減數(shù))的差。如果被減數(shù)大于減數(shù),那么差為正數(shù);如果被減數(shù)小于減數(shù),那么差為負(fù)數(shù);如果它們相等,那么差為0。
減法既不滿(mǎn)足交換律又不滿(mǎn)足結(jié)合律。由于這個(gè)原因,把減法視為被減數(shù)和減數(shù)的相反數(shù)的加法通常是很有幫助的,也就是說(shuō),a−b=a+ (−b)。當(dāng)寫(xiě)成加法時(shí),所有加法的性質(zhì)都成立。
乘法
乘法本質(zhì)上是一組相同數(shù)字的重復(fù)累加或總和。乘法運(yùn)算可得出
乘數(shù)與
被乘數(shù)(有時(shí)被通稱(chēng)為
因數(shù))的
乘積。
乘法運(yùn)算(由于其本質(zhì)是重復(fù)累加)具有交換性和結(jié)合性;進(jìn)而,它對(duì)加法和減法運(yùn)算具有分配性。乘法單位為1,即,用1乘以任意數(shù)的結(jié)果仍為該數(shù)。并且,任意數(shù)字的乘法逆元素是其
倒數(shù),即,用一個(gè)數(shù)的倒數(shù)乘以該數(shù),其結(jié)果為乘法單位:1。
除法
除法是乘法的逆運(yùn)算。除法運(yùn)算得到兩個(gè)數(shù)的
商:
被除數(shù)除以
除數(shù)。任何被除數(shù)被零除是沒(méi)有定義的。對(duì)于
正數(shù),如果被除數(shù)大于除數(shù),其商大于1,否則商小于1(對(duì)于
負(fù)數(shù)和-1有類(lèi)似的規(guī)則)。商乘以除數(shù)其結(jié)果總是被除數(shù)。
除法運(yùn)算不具有交換性和結(jié)合性。正如可以將減法視為加法,除法亦可被視作被除數(shù)和除數(shù)的
倒數(shù)之間的乘法運(yùn)算,即,
a÷
b=
a× ⁄
b。當(dāng)被寫(xiě)為乘積形式,運(yùn)算遵循乘法的所有特性。
近現(xiàn)代的初等數(shù)學(xué)教育,可以說(shuō)是在晚清(1903)頒布癸卯學(xué)制,廢除科舉,興辦小學(xué)、中學(xué)后才開(kāi)始的。當(dāng)時(shí)小學(xué)設(shè)算術(shù)課,中學(xué)設(shè)數(shù)學(xué)課(包括算術(shù)、代數(shù)、幾何、三角、簿記)。民國(guó)初年(1912~1913)公布壬子癸丑學(xué)制,中學(xué)由五年改為四年,數(shù)學(xué)課程不再講授簿記。執(zhí)行時(shí)間最久的是1922年公布的壬戌學(xué)制,將小學(xué)、中學(xué)都改為六年,各分初高兩級(jí),初小四年,高小二年,初高中皆三年。初中數(shù)學(xué)講授算術(shù)、代數(shù)、
平面幾何,
高中數(shù)學(xué)講授平面三角、高中幾何、高中代數(shù)、
平面解析幾何(高中曾分文理兩科,部分
理科加授立體解析幾何和微積分初步),這個(gè)學(xué)制基本沿用到1949年。中華人民共和國(guó)成立后,中小學(xué)的教育進(jìn)行了改革,學(xué)制大都改為小學(xué)六年,初高中各三年,初中逐步取消算術(shù)課。50年代高中數(shù)學(xué)一度停授平面解析幾何,后又恢復(fù)并增授微積分初步以及
概率論和電子計(jì)算機(jī)的初步知識(shí)。