Теоретический анализ основных математических понятий

Понятие произведения целых неотрицательных чисел может быть определено по-разному. Рассмотрим сначала подход, в основе которого лежит понятие суммы.

Определение. Произведением целых неотрицательных чисел а и b называется такое целое неотрицательное число а·b, которое удовлетворяет следующим условиям:

1) а·b = а + а + . + а при b > 1;

b слагаемых

2) а·1=а при b = 1;

3) а·0 = 0 при b = 0 [19,270].

Теоретико-множественный смысл этого определения следующий. Если множества А1, A2, ., Аb имеют по a элементов каждое и никакие два из них не пересекаются, то их объединение содержит а·b элементов. Следовательно, произведение a·b – это число элементов в объединении b попарно непересекающихся множеств, каждое из которых содержит по а элементов. Равенства а·1=а и а·0=0 принимаются по условию.

Действие, при помощи которого находят произведение чисел а и b, называют умножением; числа, которые умножают, называют множителями.

Произведение любых целых неотрицательных чисел существует, и оно единственно.

С данным определением учащиеся знакомятся в начальных классах. Смысл его раскрывается при решении простых задач.

Рассмотрим, например, такую задачу: «На каждое детское пальто нужно пришить 4 пуговицы. Сколько пуговиц нужно пришить на 6 таких пальто?»

Почему она решается при помощи умножения? Потому, что в ней требуется найти число элементов в объединении, состоящем из 6 множеств, в каждом из которых по 4 элемента. Согласно определению это число находится умножением: 4·6 = 24 (пуговицы).

Имеется и другое определение произведения целых неотрицательных чисел. Оно связано с декартовым произведением множеств.

Пусть даны два множества: А={х, у, z} и В = {n, t, r, s}. Найдем их декартово произведение, которое запишем в виде прямоугольной таблицы:

(х, n), (х, t), (х, r), (х, s),

(y, n), (у, t), (у, r), (у, s),

(z, n), (z, t), (z, r), (z, s).

В каждой строке таблицы все пары имеют одинаковую первую компоненту, а в каждом столбце одинаковая вторая компонента. При этом никакие две строки не имеют хотя бы одной одинаковой пары. Отсюда следует, что число элементов в декартовом произведении АхВ равно 3+3+3+3=12. С другой стороны, n(А) = 3, n(В) = 4 и 3·4 = 12. Видим, что число элементов в декартовом произведении данных множеств А и В равно произведению n(А)·n(В).

Вообще если А и В – конечные множества, то

n(А х В)=n(А) х n(В).

Таким образом, произведение целых неотрицательных чисел а и b можно рассматривать как число элементов декартова произведения множеств А и В, где n(А)=а, n(В)=b:

a·b = n(А х В),

где n(А) = а, n(В) = b

И в первом, и во втором случае нами определено произведение двух чисел. А как определить произведение нескольких множителей?

Пусть произведение двух множителей определено и определено произведение n множителей. Тогда произведение, состоящее из n+1 множителя, т. е. произведение a1 · a2 · . · аn · аn+1, равно (a1 · a2 · . · an) · an+1.

Например, чтобы найти произведение 2·7·5·9 согласно этому определению, надо выполнить последовательно следующие преобразования:

2·7·5·9 = (2·7·5)·9 = ((2·7)·5)·9 = (14·5)·9 = 70·9 = 630.

Докажем переместительный закон умножения через декартово произведение множеств.

Переместительный закон: для любых целых неотрицательных чисел a и b справедливо равенство a·b = b·a.

Пусть a = n(А), b = n(В). Тогда по определению произведения

a·b = n(А*В).

Но множества А*В и В*А равномощны: каждой паре (a, b) из множества А*В можно поставить соответствие единственную пару (b, a) из множества В*А, и наоборот. Значит,

n(А*В) = n(В*А),

и поэтому a·b = n(А*В) = n(В*А) = b·a.

Читайте также:

Содержание педагогического общения
Под содержанием общения обычно понимают ту информацию, которая в межиндивидуальных контактах передается от одного субъекта другому либо циркулирует между ними. Поскольку эта информация по своему характеру далеко не однородна, то по содержанию выделяют материальное, когнитивное, кондиционное, мотива ...

Возрастные особенности учащихся 8 классов
Подростковый возраст - это возраст от 10 –11 до 15 лет, что соответствует возрасту учащихся 6-8 классов. Подростковый возраст называют переходным возрастом, потому что в течение этого периода происходит своеобразный переход (от детского к взрослому состоянию, от незрелости к зрелости). В этом смысл ...

Сущность понятия «политехнические основы образования»
Политехнизм – (от греч. poly - много и techne – искусство) - это система обучения, при которой обучаемые теоретически и практически знакомятся с главными отраслями производства[13, с. 24]. Политехническое образование в школе, одна из важнейших составных частей воспитания, предусматривает ознакомлен ...