- Целое число
-
Множество целых чисел — , определяется как замыкание множества натуральных чисел относительно арифметических операций сложения (+) и вычитания (−). Таким образом, сумма, разность и произведение двух целых чисел дает снова целые числа. Оно состоит из натуральных чисел (1, 2, 3…), чисел вида и числа ноль.
Необходимость рассмотрения целых чисел продиктована невозможностью (в общем случае) вычесть из одного натурального числа другое. Целые числа являются кольцом относительно операций сложения и умножения.
Отрицательные числа ввели в математический обиход Михаэль Штифель (1487—1567) в книге «Полная арифметика» (1544), и Николя Шюке (1445—1500). Обозначение множества, , происходит от немецкого слова Zahlen — «числа».
Содержание
Алгебраические свойства
не замкнуто относительно деления двух целых чисел (например, 1/2). Следующая таблица иллюстрирует несколько основных свойств сложения и умножения для любых целых a, b и c.
сложение умножение замкнутость: a + b — целое a × b — целое ассоциативность: a + (b + c) = (a + b) + c a × (b × c) = (a × b) × c коммутативность: a + b = b + a a × b = b × a существование нейтрального элемента: a + 0 = a a × 1 = a существование противоположного элемента: a + (−a) = 0 a ≠ ±1 ⇒ 1/a не является целым дистрибутивность умножения относительно сложения: a × (b + c) = (a × b) + (a × c) На языке абстрактной алгебры первые пять вышеперечисленных свойств сложения говорят о том, что является абелевой группой относительно бинарной операции сложения, и, следовательно, также циклической группой, так как каждый ненулевой элемент может быть записан в виде конечной суммы 1 + 1 + … 1 или (−1) + (−1) + … + (−1). Фактически, является единственной бесконечной циклической группой по сложению в силу того, что любая бесконечная циклическая группа изоморфна группе .
Первые четыре свойства умножения говорят о том, что — коммутативный моноид по умножению. Однако стоит заметить, что не каждое целое имеет противоположное по умножению, например, нет такого x из , что 2x = 1, так как левая часть уравнения чётна, а правая нечётна. Из этого следует, что не является группой по умножению, а также не является полем. Наименьшее поле, содержащее целые числа, — множество рациональных чисел ().
Совокупность всех свойств таблицы означает, что является коммутативным кольцом с единицей относительно сложения и умножения.
Обычное деление не определено на множестве целых чисел, но определено так называемое деление с остатком: для любых целых a и b, , существует единственный набор целых чисел q и r, что a = bq + r и , где |b| — абсолютная величина (модуль) числа b. Здесь a — делимое, b — делитель, q — частное, r — остаток. На этой операции основан алгоритм Евклида нахождения наибольшего общего делителя двух целых чисел.
Теоретико-множественные свойства
— линейно упорядоченное множество без верхней и нижней границ. Порядок в нём задаётся соотношениями:
- … < −2 < −1 < 0 < 1 < 2 < …
Целое число называется положительным, если оно больше нуля, отрицательным, если меньше нуля. Нуль не является положительным или отрицательным.
Для целых чисел справедливы следующие соотношения:
- если a < b и c < d, тогда a + c < b + d.
- если a < b и 0 < c, тогда ac < bc. (Отсюда легко показать, что если c < 0, то ac > bc.)
Целые числа в вычислительной технике
Тип целое число — зачастую один из основных типов данных в языках программирования. Тем не менее эти «целые числа» — лишь имитация класса в математике, так как это множество бесконечно и всегда найдётся целое число, которое данный компьютер не сможет хранить в своей памяти. Целые типы данных обычно реализуются как фиксированный набор битов, но любые представления в конце концов приведут к тому, что свободное место на носителе (жёстком диске) закончится. С другой стороны, теоретические модели цифровых компьютеров имеют потенциально бесконечное (но счётное) пространство.
См. также
Натуральные числа Целые числа Рациональные числа Вещественные числа Комплексные числа Кватернионы Числовые системы Счётные
множестваНатуральные числа () • Целые () • Рациональные () • Алгебраические () • Периоды • Вычислимые • Арифметические Вещественные числа
и их расширенияВещественные () • Комплексные () • Кватернионы () • Числа Кэли (октавы, октонионы) () • Седенионы () • Альтернионы • Процедура Кэли — Диксона • Дуальные • Гиперкомплексные • Суперреальные • Гиперреальные • Surreal number (англ.) Другие
числовые системыКардинальные числа • Порядковые числа (трансфинитные, ординал) • p-адические • Супернатуральные числа См. также Двойные числа • Иррациональные числа • Трансцендентные • Числовой луч • Бикватернион Категория:- Целые числа
Wikimedia Foundation. 2010.