在研習(xí)數(shù)學(xué)的過程中,以及在生活中,我們總會碰到“比較數(shù)量”的問題。有時候,我們很容易給出答案,比如這一筐蘋果與哪一簍橘子,哪個數(shù)量多?我們只需要數(shù)一數(shù)就能給出答案。但是還有很多時候,比如上述的3個問題,答案就不是掰著手指頭數(shù)一數(shù)能搞定了。
那么我們在比較數(shù)量的時候,依靠的是什么樣的原則呢?
比如問題1,直觀上所有的偶數(shù)都是整數(shù),但整數(shù)中的1、3、5等奇數(shù)則不是偶數(shù),所以應(yīng)該整數(shù)多;
比如問題2,直觀上所有的自然數(shù)都是整數(shù),但是0,以及負(fù)整數(shù)不是自然數(shù),所有應(yīng)該整數(shù)多;
比如問題3,直觀上(0,1)內(nèi)所有的數(shù)都包含在(0,2)內(nèi),而(0,2)內(nèi)的1.5、1.6這些數(shù)則不在(0,1)內(nèi),所以(0,2)內(nèi)的數(shù)多。
以上皆非。我們不能靠直覺判斷問題。以上三個問題的答案,都是一樣多。
為什么?
對于問題1,每一個整數(shù),我們都能找到唯一一個偶數(shù)與之對應(yīng);每一個偶數(shù),我們也都能找到唯一一個整數(shù)與之對應(yīng)。即,兩類數(shù)是一一對應(yīng)的,所以一樣多。比如:任意一個整數(shù)n,都有唯一一個偶數(shù)2n與之一一對應(yīng)。反過來,任意一個偶數(shù)m,都有唯一一個整數(shù)m/2與之一一對應(yīng)。
對于問題2,每一個整數(shù)n,如果n≥0,那么有唯一一個自然數(shù)2n與之一一對應(yīng);如果n<0,那么有唯一一個自然數(shù)-2n-1與之一一對應(yīng)。反之亦然。
對于問題3,區(qū)間(0,1)內(nèi)任意一個數(shù)x,都有(0,2)內(nèi)唯一一個數(shù)2x與之一一對應(yīng)。反之亦然。
大家可以看到,從這些比較數(shù)量的問題中,體現(xiàn)的是一個樸素但很容易被我們漠視的數(shù)學(xué)思想,即通過一一對應(yīng)來判斷兩類數(shù)的數(shù)量。如果在這類數(shù)中的每一個都能在另一類數(shù)中找到對應(yīng)的數(shù),并且這個對應(yīng)關(guān)系是反之亦然的,那么這兩類數(shù)就是相同數(shù)量的。
最后,補充兩點:
1、如果0不算偶數(shù),那么問題1的答案會變么,用來判斷的對應(yīng)關(guān)系又是什么?
2、問題4:區(qū)間(0,1)內(nèi)的數(shù)與整數(shù),哪個多?