Открыть сервисСервис

Натуральное число

Натуральное число — это число, используемое для счёта объектов: 1, 2, 3, 4 и так далее. Множество натуральных чисел обозначают символом N (от англ. natural). Натуральные числа образуют основу арифметики и являются первым математическим понятием, с которым сталкивается человек в процессе обучения счёту.

История

Понятие натурального числа возникло из практической потребности в счёте предметов и измерении количества. Древние цивилизации — египетская, вавилонская, индийская — независимо друг от друга разработали системы счисления, основанные на натуральных числах. Древнеиндийская система счисления, в которой был введён ноль как самостоятельный знак, позднее была распространена в Европе через арабских математиков и получила название «арабская система счисления».

В античной математике натуральные числа изучались в рамках теории чисел, заложенной Евклидом (около 300 года до н. э.). В его «Началах» были сформулированы основные свойства натуральных чисел, включая алгоритм Евклида для нахождения наибольшего общего делителя.

В XIX веке немецкий математик Георг Кантор заложил основы теории множеств, что позволило строго определить множество натуральных чисел. Готлоб Фреге и Джузеппе Пеано в конце XIX века сформулировали аксиоматику натуральных чисел, известную как аксиомы Пеано. Эти аксиомы стали фундаментом для строгого определения натуральных чисел в математической логике.

Определение

В современной математике натуральные числа определяются с помощью аксиом Пеано. Согласно этим аксиомам, существует начальное число (обычно обозначаемое 0 или 1), и для каждого натурального числа определён его «следующий» элемент. Все натуральные числа получаются последовательным применением операции «следующее число» к начальному числу.

В зависимости от традиции, к множеству натуральных чисел относят либо только положительные числа (1, 2, 3, ...), либо включают в него ноль (0, 1, 2, 3, ...). В России и большинстве стран Европы к натуральным числам обычно относят числа, начиная с единицы, хотя в математической логике и теории множеств чаще используется множество, включающее ноль.

Свойства

Натуральные числа обладают рядом важных свойств:

  • Упорядоченность: для любых двух различных натуральных чисел одно всегда больше другого.
  • Дискретность: между любыми двумя натуральными числами существует конечное количество натуральных чисел.
  • Свойство минимального элемента: у множества натуральных чисел есть наименьший элемент (0 или 1).
  • Аксиома индукции: если некоторое свойство выполняется для начального числа и из его выполнения для произвольного числа следует его выполнение для следующего числа, то это свойство выполняется для всех натуральных чисел.

Арифметические операции

Над натуральными числами определены четыре основные арифметические операции:

ОперацияОбозначениеРезультат
Сложениеa + bНатуральное число
Умножениеa · bНатуральное число
Вычитаниеa − bЦелое число (не всегда натуральное)
Делениеa : bРациональное число (не всегда натуральное)

Сложение и умножение натуральных чисел всегда дают натуральный результат, поэтому натуральные числа образуют полукольцо. Операции вычитания и деления не замкнуты на множестве натуральных чисел, что послужило причиной расширения числовых систем до целых и рациональных чисел.

Применение

Натуральные числа используются повсеместно:

Интересные факты

  • Понятие нуля как натурального числа было введено в математику сравнительно поздно — в VII веке н. э. индийским математиком Брахмагуптой.
  • Каждое натуральное число можно представить в виде произведения простых чисел единственным образом — это теорема о единственности разложения на множители.
  • Число φ (золотое сечение) и число π, хотя и являются иррациональными, тесно связаны с натуральными числами через ряды и последовательности.

Источники:

  • Кудрявцев Л. Д. «Курс математического анализа»
  • Пранглишвили И. Н. «Аксиоматика натуральных чисел»
  • Евклид. «Начала»
  • Пеано Дж. «Арифметические принципы» (1889)
  • Кантор Г. «Об обосновании теории множеств» (1895)
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru