不超过10的正整数有多少个?
10个。
不超过230571的正整数有多少个?
230571个。
全体正整数有多少个?
无穷多个。
这样回答是正确的。
如果我继续问下去:
人的手指有多少个?
10个。
人的手指和不超过10的正整数一样多吗?
一样多。
全体整数——包括正整数、负整数和零有多少个?
无穷多个。
全体整数和全体正整数一样多吗?
这下难住了。
可不是嘛!前面已经回答过全体正整数有无穷多个,现在又回答全体整数有无穷多个,都是无穷多个,看来不是一样多吗?但是,全体正整数只是全体整数的一部分,一部分能和全体一样多吗?
必须承认无穷多个只是一个笼统的说法,而不是一个精确的说法。无穷多和无穷多不见得一样多。承认了这一条,就容易自圆其说了。
但是,问题并没有完全解决。怎样比较两个无穷的数谁大谁小呢?比如我问:
全体长方形和全体菱形哪个多些?
一条直线上的所有线段和一个圆里的点哪个多些?
正方形和正整数哪个多些?
…………
这些问题中涉及的无穷数,并不是全体和部分的关系,因此,我们也就不能一下子回答这个问题了。
看起来,得想一个办法,使得我们可以比较两组不同的东西的多少。
如果两组东西都是有穷的,要比较它们的多少,一般是数数:数一数第一组东西有多少,第二组东西有多少,然后就知道谁多谁少了。
这个办法对“无穷”来说是不适用的,因为“无穷”本身就包含数不清的意思在内。我们得另想办法。
假定桌上摆了一些糖和饼干,不许数数,怎么知道是糖多还是饼干多?
你可以这样做:把糖一块一块地放到饼干上,每一块饼干上只放一块糖。放的结果,如果还有空着的饼干,那么饼干就比糖多;如果还有糖,那么糖就比饼干多。也许很巧,既没有多余的糖,也没有多余的饼干,每一块糖都放在一块饼干上了,两者就一样多。
从这里,我们得到一种启发:我们要比较两种东西的多寡,可以设法把这两种东西互相配对。如果两组东西恰好全部都配成了对,它们就一样多;哪一种剩下了,哪一种就多些。
这个想法可以帮助我们解决一些问题。
例如正整数和负整数是一样多的,因为我们很容易把1和-1、2和-2、…、n和-n……都一一配成对。(www.xing528.com)
又例如正整数比直线上的点少些,因为我们可以在直线上任取一个线段A1A2,再取A2A3=A1A2,A3A4=A1A2…这样,很自然地把1和A1、2和A2、…、n和An……配成对,但是在直线上,还有大量的点没有配上对,这就证明了正整数比直线上的点少。至此,问题并没有完全解决。比如说:
12345678910…
这里我们用细字与粗字分别印出了奇数和偶数,如果问奇数与偶数哪一种多?可以出现两种解答:
一种是把1与2、3与4等配成对,也就是说把一个细字的数与它后面的粗字的数配成对,这样一定会得到一个结论:奇数和偶数一样多。
另一种是把2与3、4与5等配成对,也就是把一个粗字的数和后面的细字的数配成对,这样一来,就把1这个细字的数剩了下来,于是得到另一个结论:奇数比偶数多。
同一个问题,两种不同的解答,哪一种对呢?
又比如说:
123456…
123456…
这是相同的两组东西,只不过一组是用细字印的,一组是用粗字印的,它们应该是一样多的。不过,要是把每一个粗字印的数和右上方的细字印的数配成对,就会剩下细字1,于是就会得出结论说:细字印的数多。反过来,如果把每一个细字印的数和右下方的粗字印的数配成对,就会剩下粗字1,于是就会得出结论说:粗字印的数多。
这些互相矛盾的结论,说明我们前面的想法还有毛病。
毛病在哪里呢?就在于我们认为:在把两组东西配对的时候,某一组剩下了一些没有配上对的东西,这一组就多一些。
上面的两个例子告诉我们,使某一组剩下了一些没有配上对的东西,也不能断言这组东西就多一些;只能说,这一组东西不会比另一组东西少,可能是这一组东西多些,也可能是两组东西一样多。
这是一件很意外的事,因为它和我们的常识不符。但是,我们的常识是从对有穷的东西的研究中总结出来的,到研究无穷的东西的时候,就不能完全适用了。
有了这样的认识,我们就可以解释上面的矛盾。原来,两个问题中细字的数与粗字的数都是一样多的。
这样看来,有关无穷多的问题,绝不能根据朴素的常识随便下结论。
现在回到全体整数和全体正整数是不是一样多的问题。开初,你的印象大概是全体整数比全体正整数多吧!
根据是什么呢?无非是认为“全体”总比“部分”多些。经过刚才的讨论,你大概也会变得更加谨慎一些了,觉得有必要对这个问题重新审查一下了。
有关无穷多的问题,我们确实应该采取这个态度。
名师导读
比事物的多少,是生活中常常碰到的问题。如果数量少的,我们可以数数就知道谁多谁少,而当数量一多,我们就得想想办法了,像马教授在《奇怪的无穷多》里讲述的糖和饼干的例子,一堆糖一堆饼干,一眼看不出多少,数的话也很麻烦,怎么办呢?可以摆一摆,一块饼干上放一颗糖,一块饼干一颗糖……如果饼干有剩的,那么饼干就多;如果糖果有剩的,糖果就多;如果饼干和糖果刚好摆完,那么就是饼干和糖果的数量一样多。这就是通过给饼干和糖果配对来比多少。这种配对的方法其实就是应用了数学中对应的思想。
在小学数学中这种“一一对应”是应用最普遍的数学思想方法之一,它能将抽象、复杂的数学知识形象化、直观化、简单化,它对于抽象逻辑思维能力还不强的小学生来说尤其重要。
在一年级数学学习“同样多”“多一些”“少一些”时,像刚才的比较饼干、糖果的数量一样,引导学生运用配对的方法,将两样比较数量的事物一一对应,进而得出结论。为进一步学习自然数大小比较和“比多少”应用题奠定了基础。
还有,在认识11~20各数时,利用数轴,让学生借助数轴对读数、写数、基数、序数、后继数等概念进行认识了解、区分辨认。使学生知道有方向的直线上的每一点与数产生一一对应。
这里还有一个关于“一一对应”的有意思的例子:数字编码,把数字按照一定的规则编排在一起,就能表达特定的信息,这就是编码。编码最典型的例子就是我们的身份证,看!身份证号码的编排每个数都有着它对应的意义:
你看懂了吗?
你能回答下面的问题吗?
1.某人的身份证号码是360429198703263312,这个人是哪个省的人?生日是哪年哪月哪天呢?
2.东师附小准备开运动会,6个年级全部参加,每个年级有10个班,每班选出15名运动员,单号是男生,双号是女生,按照要求,五(1)班的1号运动员的编号是50101。(1)这种编码的规则是什么?(2)按照这种规则,三(9)班的13号运动员的编号是多少?是男生还是女生?
看来配对的学问,不止可以用在饼干和糖果,只要我们学会用数学的思维看世界,还会有更多的发现和收获!
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