區(qū)別比較
學家高斯
現(xiàn)代小學數(shù)學的具體內(nèi)容,基本上還是古代算術的知識,也就是說,古代算術和現(xiàn)代算術的許多內(nèi)容上是相同的。不過現(xiàn)代算術和古代算術也還存在著區(qū)別。
首先,算術的內(nèi)容是古代的成人包括數(shù)學家所研究的對象,這些內(nèi)容已變成了少年兒童的數(shù)學。其次,在現(xiàn)代小學數(shù)學里,總結(jié)了長期以來所歸結(jié)出來的
基本運算性質(zhì),即加法、乘法的交換律和結(jié)合律,以及乘法對加法的
分配律。這五條基本運算定律,不僅是小學數(shù)學里所學習的數(shù)運算的重要性質(zhì),也是整個數(shù)學里,特別是
代數(shù)學里著重研究的主要性質(zhì)。
第三,在現(xiàn)代的小學數(shù)學里,還孕育著近代數(shù)學里的集合和函數(shù)等
數(shù)學基礎概念的思想。比如,和、差、積、商的變化,數(shù)和數(shù)之間的對應關系,以及
比和比例等。
另外,小學數(shù)學里,還包含有十六世紀才出現(xiàn)的十進小數(shù)和它們的四則運算。應當提出的是十進小數(shù)不是一種新的數(shù),而可以被看作是一種
分母是10的方冪的分數(shù)的另一種寫法。
現(xiàn)代的代數(shù)學、
數(shù)論等最初就是由算術發(fā)展起來的。后來,算學、數(shù)學的概念出現(xiàn)了,它代替了算術的含義,包括了全部數(shù)學,算術就變成了一個分支了。因此,也可以說算術是最古老的分支。
相關書籍
國數(shù)學家費馬
《算術》(Arithmetica)是古希臘后期數(shù)學家
丟番圖的一部名著,著作原有13卷,長期以來,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》事實上是一部
代數(shù)著作,其中包含有一元或多元一次方程的問題,二次不定方程問題以及數(shù)論方面的問題,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類,但是仍無一般的方法可尋。并且,著作中引用了許多縮寫符號,如未知量及其各次冪用S、△r、Kr、△r△、△Kr、KrK等符號。無論從內(nèi)容與形式上講,這種完全脫離幾何的特征,與當時古希臘
歐幾里得幾何盛行的時尚大異其趣。因此,丟番圖的《算術》雖然代表了古希臘代數(shù)學的最高水平,但是它遠遠超出了同時代人,而不為同時代人所接受,很快就被湮沒,沒有對當時數(shù)學的發(fā)展產(chǎn)生太大的影響。
直到15世紀《算術》被重新發(fā)掘,鼓舞了一大批數(shù)學家在此基礎之上,把代數(shù)學大大向前推進了。首先是法國數(shù)學家蓬貝利認識到《算術》的重大價值,他的同胞
韋達正是在丟番圖縮寫代數(shù)的啟示下才做出了符號代數(shù)的貢獻,到17世紀,
費馬手持一本《算術》,并在其空白處寫寫畫畫,竟把數(shù)論引上了近代的軌道?!端阈g》中的不定分析,對
現(xiàn)代數(shù)學影響也很深遠,在不同
數(shù)域上,凡是涉及
不定方程求解問題,都稱之為“
丟番圖方程”或“丟番圖分析”。
十進制
在基數(shù)(前十個非負整數(shù)0,1,2,……,9)的基礎上構(gòu)建所有實數(shù)。一個
十進制數(shù)由一個基數(shù)序列組成,每一位數(shù)字的命名取決于其相對于
小數(shù)點的位置。例如:507.36表示5個100(10),加0個10(10),加7個最小整數(shù)單位1(10),加3個0.1(10),加6個0.01(10)。該計數(shù)法的一個要點(也是其實現(xiàn)的難點)是對0與其它基數(shù)一視同仁。
算術運算
加法
加法是基本算術運算。簡單來說,加法將兩個數(shù)字結(jié)合,成為一個數(shù)字,稱之為“和”。把多于兩個數(shù)相加,可以視為重復的加法;這個過程稱為
求和,包括在
級數(shù)中把無窮多個數(shù)相加。1的重復加法是
計數(shù)的最基本的形式。
加法滿足
交換律和
結(jié)合律。加法的
單位元是0,也就是說,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,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),那么差為負數(shù);如果它們相等,那么差為0。
減法既不滿足交換律又不滿足結(jié)合律。由于這個原因,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,a−b=a+ (−b)。當寫成加法時,所有加法的性質(zhì)都成立。
乘法
乘法運算(由于其本質(zhì)是重復累加)具有交換性和結(jié)合性;進而,它對加法和減法運算具有分配性。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
除法是乘法的逆運算。除法運算得到兩個數(shù)的
商:
被除數(shù)除以
除數(shù)。任何被除數(shù)被零除是沒有定義的。對于
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(對于
負數(shù)和-1有類似的規(guī)則)。商乘以除數(shù)其結(jié)果總是被除數(shù)。
除法運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)之間的乘法運算,即,
a÷
b=
a× ⁄
b。當被寫為乘積形式,運算遵循乘法的所有特性。
近現(xiàn)代的初等數(shù)學教育,可以說是在晚清(1903)頒布癸卯學制,廢除科舉,興辦小學、中學后才開始的。當時小學設算術課,中學設數(shù)學課(包括算術、代數(shù)、幾何、三角、簿記)。民國初年(1912~1913)公布壬子癸丑學制,中學由五年改為四年,數(shù)學課程不再講授簿記。執(zhí)行時間最久的是1922年公布的壬戌學制,將小學、中學都改為六年,各分初高兩級,初小四年,高小二年,初高中皆三年。初中數(shù)學講授算術、代數(shù)、
平面幾何,
高中數(shù)學講授平面三角、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),這個學制基本沿用到1949年。中華人民共和國成立后,中小學的教育進行了改革,學制大都改為小學六年,初高中各三年,初中逐步取消算術課。50年代高中數(shù)學一度停授平面解析幾何,后又恢復并增授微積分初步以及
概率論和電子計算機的初步知識。