0的阶乘为什么是1 0的阶乘是什么


看似简单的问题,背后却蕴含着深刻的数学专业知识.

上世纪八九十年代的小学数学教材中,自然数是从1开始的,0并不包含在内。 现在的数学课本已经将0纳入自然数的范畴。 事实上,世界上大多数国家都将0视为自然数。为了与国际接轨,我国于1993年制定了新的标准,将0正式列入自然数。 尽管如此,关于0是否属于自然数的争议依然存在,主要依据以下两种理论:

1. 序数理论

意大利数学家G·皮亚诺提出的序数理论,通过公理法定义了自然数。 他总结了自然数的性质,并提出了以下公理:

1. 自然数集N中存在一个元素,记作1。

2. N中的每个元素在N中都有一个后继者。

3. 1是0的后继者。

4. 0不是任何元素的后继者。

5. 不同元素有不同的后继者。

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根据皮亚诺公理,如果N的子集M包含元素1,且M中任一元素X的后继者也在M中,则M=N。 由此可见,序数理论将0排除在自然数之外。 从人类发展史的角度来看,早期人类从1开始计数,逐步累加,0的概念出现较晚,因此将其视为非自然数也有一定的合理性。 我国在建国初期使用的教材也延续了这一传统,将0排除在自然数之外。直到上世纪80年代,这一定义才有所改变,给许多80后留下了深刻的印象。

2. 基数理论

与序数理论不同,基数理论将0纳入自然数的范畴。 从集合论的角度来看,0可以被视为空集的基数。 这样一来,所有有限集合的基数都可以用自然数来表示。

值得一提的是,将0引入自然数后,在小学数学“整除”部分的教学中出现了一些概念模糊的地方。 通常情况下,教师会采取模糊处理的方式,避免学生过多关注这些问题。

以下是国内数学教材中关于0的一些规定,主要体现在自然数定义、整除、倍数与因数、偶数等方面:

  • 0是偶数。(2002年国际数学协会规定0为偶数,我国于2004年也 приняла аналогичное определение。 这是因为偶数可以被2整除,0也不例外,只不过结果依然是0。)

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0的特殊性

0在现代数学中扮演着举足轻重的角色,在各个分支中都有着重要的体现。 0既不是正数,也不是负数;0不能作为除数,不能作为分数的分母,也不能作为比的后项;0是最小的完全平方数;0的相反数和绝对值都是0;0没有倒数和负倒数;0的阶乘是1。 在复数集中,0是模最小的数,并且是唯一一个没有定义辐角的元素。 低阶无穷小与高阶无穷小的比值是0。 在定积分中,当积分上限和下限相等时,积分值始终为0。 在概率论中,0表示不可能事件,或者表示在连续概率分布中某个特定自变量出现的概率为0…… 0的重要性不言而喻,也正因如此,关于0是否属于自然数的争论从未停止。

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0的起源

0的发现被誉为人类历史上最伟大的发现之一。 在中国古代,0被称为“金元数字”,寓意其无比珍贵。 普遍认为,0是由印度人于公元5世纪左右发明的。 1202年,一位商人撰写了一本关于算盘的书籍,书中开头写道:“印度人的9个数字,加上阿拉伯人发明的0符号,便可以表示所有数字……” 当0被引入西方时,却一度引发了困惑和抵制。 当时西方人认为所有数都是正数,而0的出现打破了这一认知,导致许多算式和逻辑无法成立(例如除以0)。 0一度被视为“魔鬼数字”,遭到禁用。 直到公元15、16世纪,0和负数才逐渐被西方人接受,并推动了西方数学的快速发展。

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另一种说法认为,0的概念起源于印度。 公元前后,印度最古老的文献《吠陀》中已经出现了0的符号,当时0表示“无”或“空”的位置。 公元6世纪初,印度开始使用位值记数法。 7世纪初,印度著名数学家Brahmagupta首次阐述了0的运算规则:0加减任何数都等于该数,0乘以任何数都等于0。 遗憾的是,他没有给出使用位值制进行计算的具体例子。 还有一种观点认为,0的概念之所以在印度产生并发展,是因为印度佛教中存在着“绝对无”这一哲学思想。 公元733年,一位印度天文学家在访问现伊拉克首都巴格达期间,将印度的位值制记数法介绍给了阿拉伯人。 由于这种方法简便易行,很快便取代了阿拉伯原有的记数法。 后来,这套记数法又传入西欧,并逐渐演变为我们今天使用的阿拉伯数字系统。