(开头先抛个问题)哎,你说高中数学里的数字是不是就1、2、3、4这些?你要是这么想可就走偏了,今天咱们就掰开揉碎了聊这个事儿,我当年刚上高一那会儿也以为数学课就是搞搞算数,结果第一节课就被无理数给整懵了,现在想想还挺有意思的。
(敲黑板)先说最基础的——自然数,这玩意儿就是咱们小时候掰手指头数的1、2、3、4...对吧?不过数学老师非得较真儿,硬说自然数有时候包括0,你说奇怪不?这个争议就跟"粽子应该甜还是咸"似的,不同教材说法还不一样,不过记着啊,考试时候看题目要求,题目说包括0你就得加上。
(突然拍大腿)等等!刚才说的都是正数,那负数跑哪儿去了?这就得说到整数,整数家族可热闹了,-3、-2、-1这些穿黑衣服的负数,中间站着0这个老好人,后面跟着1、2、3这些穿白衣服的正数,举个现实例子,冬天北京零下5度,这个"-5"就是整数里的小黑粉。
(突然停顿)这时候你可能要问:分数算不算数字?当然算啊!不过数学老师给起了个更高级的名字——有理数,啥叫有理数?就是能写成分数形式的数,比如说0.5其实就是1/2,3.333...其实就是10/3,不过这里有个坑,无限不循环小数可不属于有理数,比如说π(圆周率),这个咱们待会儿细说。
(压低声音)说到这儿,不得不提数学界的"异类"——无理数,这哥们最大的特点就是小数点后面没规律,永远写不完,2(根号2),你拿计算器算算,1.41421356...后面完全找不到规律,不过别小看它们,像黄金分割比例(约0.618)这种无理数,可是藏在咱们每天看的手机屏幕比例里呢。
(突然提高音量)现在要放大招了!实数全家桶就是把前面说的这些都打包——自然数、整数、有理数、无理数统统装进来,你可以想象实数就像一条无限长的直尺,上面密密麻麻标着所有可能的数字,考试时候要是题目只说"求实数解",那你可得把正数负数分数无理数都考虑进去。
(神秘兮兮)接下来这个可能颠覆三观——虚数,听着像科幻小说对吧?其实就是数学家用i表示的那个东西(i²=-1),虽然名字叫虚数,但在电工师傅手里能算电路,在游戏设计师手里能做3D特效,我刚开始学的时候也嘀咕:"这玩意有用吗?"结果后来发现连wifi信号都要用它计算。
(掰手指头数)把这些大杂烩搅和在一起,就是复数了,复数长得像a+bi这样,a是实数部分,b是虚数部分,举个实际应用的例子,现在手机导航定位,背后就是靠复数计算来确定位置的,想不到吧?这些看着玄乎的数字,其实天天都在为我们服务。
(突然插话)对了,还有几个特殊数字必须单拎出来说,比如自然对数的底数e(约2.718),虽然长得像普通小数,但它在计算利息增长、人口模型时特别好用,再比如π,不仅是圆的专属数字,在概率论里的正态分布也经常露面。
(敲桌子重点)特别注意!数学里的数字不是死的,它们之间能相互转化,比如说1可以看作1+0i的复数,也可以看作1/1的有理数,这就好比同一个人在不同场合有不同身份——在公司是员工,在家是家长,在同学聚会是老同学。
(突然发问)那为什么要学这么多数字类型?直接都用实数不行吗?问得好!就像工具箱需要不同工具一样,解决不同问题需要不同数字系统,比如说要解x²=4,用实数就行;但要解x²=-1,就得请出虚数,去年我帮邻居设计鱼池护栏,算圆形周长用π,算材料用量用有理数,算成本还得用百分比,各种数字各显神通。
(最后唠家常)要我说啊,数学里的数字就像厨房里的调料,单吃盐巴肯定齁得慌,但配上糖、醋、辣椒就能做出美味佳肴,刚开始接触这些概念可能会觉得头大,但是记住:所有看起来复杂的知识,拆开来看都是简单玩意儿的排列组合,下次看到√2别发怵,它就是个永远写不完的小数而已;遇到复数也别慌,就当是给数字戴了个能旋转的帽子,数学这事儿吧,越琢磨越有意思,信我准没错!