Деление (математика): различия между версиями

[непроверенная версия][отпатрулированная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
м →‎Деление на ноль: викификация
Метка: редактор вики-текста 2017
 
(не показана 1 промежуточная версия 1 участника)
Строка 2:
{{универсальная карточка}}
[[Файл:Divide20by4.svg|thumb|<math>20: 4=5</math>|307x307пкс]]
'''Деле́ние''' ('''операция деления''')  — действие, обратное [[умножение|умножению]]. Деление [[Знак деления|обозначается]] [[двоеточие]]м <math>:</math>, [[обелюс]]ом <math>\div</math>, [[Косая черта|косой чертой]] <math>/</math> или записывается в виде [[Обыкновенная дробь|дроби]].
 
Для натуральных чисел деление обозначает нахождение, какое число (частное) надо взять столько-то (делитель) раз, чтобы получилось данное (делимое).
Строка 14:
Повторяя операцию вычитания <math>3</math> из <math>14</math>, мы находим, что <math>3</math> содержится в <math>14</math> четыре раза, и ещё «остаётся» число <math>2</math>.
 
В этом случае число <math>14</math> называется '''[[Делимое|делимым]]''', число <math>3</math>  — '''[[Делитель|делителем]]''', число <math>4</math>  — '''[[Неполное частное|(неполным) частным]]''' и число <math>2</math>  — '''[[Остаток от деления|остатком (от деления)]]'''.
 
'''Полным частным''', '''отношением''' или '''[[Соотношение|соотношениемсоотношение]]м''' чисел <math>a</math> и <math>b</math> называется такое число <math>c</math>, что <math>a=b\cdot c</math>. В случае, когда <math>a=14</math> и <math>b=3</math>, их полное частное может быть записано в виде дроби <math>\frac{14}{3}</math> или [[Десятичная дробь|десятичной дроби]] <math>4,(6)</math>.
 
''Полное'' и ''неполное'' частные чисел <math>a</math> и <math>b</math> совпадают тогда и только тогда, когда <math>a</math> '''[[Делимость|делится нацело]]''' ('''делится''') на <math>b</math>. Соответствующее свойство данной пары чисел называется '''делимостью'''.
Строка 23:
Деление записывается с использованием одного из «[[Знак деления|знаков деления]]» — «<math>\div,~ /,~ :</math>» между аргументами, такая форма записи называется [[Инфиксная нотация|инфиксной нотацией]]. В данном [[контекст]]е знак деления является бинарным [[Оператор (математика)|оператором]]. Знак деления не имеет специального названия, как например знак сложения, который называется «плюс».
* Самый старый из используемых символов видимо — косая черта (/). Впервые его использовал английский математик [[Отред, Уильям|Уильям Отред]] в своём труде «Clavis Mathematicae» 1631 г.
* Немецкий математик Лейбниц предпочитал знак в виде двоеточия (:) Этот символ он использовал в своём труде ''[[Acta eruditorum]]'' 1684 г. До Лейбница этот знак был использован англичанином Джонсоном в 1633  году в своей книге, но как знак дроби, а не деления в узком смысле.
* [[Ран, Иоганн|Йоханн Ран]] ввёл знак [[обелюс]] (÷) в качестве знака деления, она появилась в его книге «Teutsche Algebra» 1659 г. Знак Рана часто называют «английским знаком деления».
В русскоязычных учебниках математики в основном используется знак в виде двоеточия (:). Косая черта (/) используется в компьютерной нотации. Результат записывается с использованием [[Знак равенства|знака равенства]] «<math>=</math>», например:
Строка 42:
* Относительно деления в множестве <math>A</math> существует единственный обратный элемент, получаемый делением единицы на число, что даёт число, обратное исходному:
: [[Обратный элемент]]: <math>1:x=\frac{1}{x}=x^{-1}, ~ x \ne 0;</math>
* Относительно деления в множестве <math>A</math> существует единственный нулевой элемент слева  — число <math>0</math>, делённое на любое число, даёт нуль:
: [[Нейтральный элемент|Нулевой элемент]] слева: <math>0:x=0, \quad\exists 0\in A, ~ x \ne 0;</math>
* По правилам обычной арифметики деление на ноль <math>0</math> (нулевой элемент) не определено;
Строка 54:
В математических выражениях операция деления имеет более высокий приоритет по отношению к операциям сложения и вычитания, то есть она выполняется перед ними.
 
== Выполнение деления ==
[[Файл:Диаграмма19.svg|мини|306x306пкс|Пример пошагового деления числа 8 на число 4 на числовой прямой.]]
Деление является [[гипероператор]]ом вычитания и сводится к последовательному вычитанию. :
 
<math>a:b = \operatorname{hyper-2} (a, b) = \operatorname{hyper}(a, -2, b) = a ^ {(-2)} b=c.</math><br />
 
<math> a {^{(-2)}} b = a : b = a \underbrace{ - b - b - \dots - b}_{c}.</math><br />
 
где: <math>- b - b - \dots - b</math>  — последовательность операций вычитания, выполненная <math>c</math> раз.
 
При практическом решении задачи деления двух [[Число|чисел]] необходимо свести её к последовательности более простых операций: [[вычитание]], [[Соотношение|сравнение]], [[Перенос (арифметика)|перенос]] и др. Для этого разработаны различные методы деления, например для чисел, дробей, векторов и др. В русскоязычных учебниках математики в настоящее время используется [[алгоритм]] [[Деление столбиком|деления столбиком]]. При этом следует рассматривать деление как [[Математическая процедура|процедуру]] (в отличие от операции).
Строка 99:
 
=== Натуральные числа ===
 
Воспользуемся определением [[Натуральное число|натуральных чисел]] <math>\mathbb{N}</math> как [[Отношение эквивалентности|классов эквивалентности]] [[Конечное множество|конечных множеств]]. Обозначим классы эквивалентности конечных множеств <math>C, A, B, R</math> порождённых [[биекция]]ми, с помощью скобок: <math>[C], [A], [B], [R]</math>. Тогда [[Операция (математика)|математическая операция]] «деление» определяется следующими образами:
# <math>\quad [C]=[A] : [B] = [\rightarrow (A / B)]\quad \& \quad[R]</math>  — деление на равные части (отыскание числа элементов в каждом подмножестве разбиения), частным чисел <math>a</math> и <math>b</math> называется число элементов каждого подмножества разбиения;
# <math>\quad [C]=[A] : [B] = [A / (\rightarrow B)]\quad \& \quad[R]</math>  — деление по содержанию (отыскание числа подмножеств разбиения), частным чисел <math>a</math> и <math>b</math> называется число (количество) подмножеств разбиения;
где: <math>A / B</math> это  — [[разбиение множества|разбиение конечного множества]] на равночисленные попарно не пересекающиеся [[Подмножество|подмножества]], такие что:
 
<math>B_{\alpha}=B_{\beta},</math><math>\quad \bigcup\limits_{\alpha \in C} B_{\alpha} +R = A,</math> <math>\quad \bigcap_{\alpha, \beta \in C} (B_{\alpha}, B_{\beta}, R) = \{ \emptyset \},</math> для любых коэффициентов <math>\alpha, \beta \in C </math>, таких что <math>\alpha\not=\beta;</math>
Строка 109 ⟶ 108 :
<math>R</math> — остаток (множество оставшихся элементов), <math>\{ \emptyset \} \leqslant R<B</math>,
 
<math>\rightarrow</math>  — [[Арность|нульарная]] операция "«выделение элемента"».
 
В случае, если одно натуральное число не делится на другое без остатка, говорится о [[Деление с остатком|делении с остатком]]. На остаток накладываются следующее ограничение (чтобы он был корректно, то есть однозначно, определён): <math>0\leqslant r<|b|</math>, <math>a = b\cdot c + r</math>,
 
где: <math>a</math> — делимое, <math>b</math> — делитель, <math>c</math> — частное, <math>r</math> — остаток.
Строка 117 ⟶ 116 :
Данная операция на классах введена корректно, то есть не зависит от выбора элементов классов, и совпадает с индуктивным определением.
 
Арифметическая операция «деление» частична для множества натуральных чисел <math> \mathbb{N} </math>, (для [[Полукольцо|полукольца]] натуральных чисел).
[[Файл:Диаграмма13.svg|центр|890x890px|Примеры деления множества: верхний ряд  — деление на равные части, нижний ряд  — деление по содержанию.|мини]]
 
=== Деление [[Целое число|целых чисел]] ===
Строка 160 ⟶ 159 :
 
=== График ===
На множестве пар вещественных чисел <math>\mathbb{R}^2</math>[[Область значений функции|область значений]] [[Функция (математика)|функции]] деления <math>c=a : b~</math>[[График функции|графически]] имеет вид гиперболического [[параболоид]]а  — [[Поверхность второго порядка|поверхности второго порядка]]<ref>Уравнение <math>z=\frac{x}{y}</math> заменой переменных легко свести к уравнению гиперболического параболоида <math>\frac{z^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=2x</math>.</ref>.
[[Файл:Деление.jpg|центр|мини|430x430пкс|График функции c=a : b]]
Так как <math>\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q} \subset \mathbb{R}</math>, то и для этих множеств область значений функции деления будет принадлежать этой поверхности.
Строка 237 ⟶ 236 :
С точки зрения [[Общая топология|общей топологии]] выполняется двухточечная [[компактификация]] числовой прямой путем добавления двух идеализированных точек (бесконечностей с противоположным знаком). Пишут:
: [[Файл:Колесо в математике.svg|мини|172x172пкс|Топологическая картинка проективного расширения числовой прямой и точки 0/0]]<math>a:0=\pm \infty</math>, где <math>a \neq 0.</math>
Если произвести [[Проективно расширенная числовая прямая|проективное расширение множества вещественных чисел]] введением идеализированной точки <math>\infty~</math>, которая соединяет оба конца вещественной прямой, тогда с точки зрения [[Общая топология|общей топологии]] будет выполнена [[Компактификация#Одноточечная компактификация|одноточечная компактификация]] числовой прямой путем добавления бесконечности без знака. Дополним полученное множество чисел новым элементом <math> \perp = 0/0 </math>, в результате получится <math>\mathbb{R}_{\perp}^\infty =\mathbb{R} \cup \{ \infty,\perp \}</math>, на данной основе строится алгебраическая структура <math>\mathfrak W =\langle \mathbb{R}_{\perp}^\infty, 0, 1, +, \cdot, / \rangle ~</math>называемая «{{Iw|[[Колесо (математикаалгебра)|Колесом||Wheel_theory}}]]» (Wheel)<ref>{{Книга|автор=Jesper Carlstrom|заглавие=Wheels — On Division by Zero|ответственный=|издание=|место=Stockholm|издательство=Department of Mathematics Stockholm University|год=2001|страницы=|страниц=48|isbn=|isbn2=|ref=Wheels}}</ref>. Термин был взят из-за схожести с топологической картинкой проективного расширения числовой прямой и точки 0/0. Внесенные изменения превращают эту [[Алгебраическая система|алгебраическую систему]] в [[моноид]] как по операции сложения (с нулем в качестве нейтрального элемента), так и по операции умножения (с единицей в качестве нейтрального элемента). Это тип алгебры, где деление всегда определено. В частности, деление на ноль имеет смысл.
 
Существуют и другие алгебраические системы с делением на ноль. Например, «общие луга» (common meadows)<ref>{{Книга|автор=Jan A. Bergstra and Alban Ponse|заглавие=Division by Zero in Common Meadows|ссылка=https://arxiv.org/pdf/1406.6878v2.pdf|место=The Netherlands|издательство=Section Theory of Computer Science