К содержимому

Рациональные числа: отношение целых

Как в учебнике

Рациональное число — число вида $p/q$, где $p,q\in\mathbb Z$ и $q\ne0$. Множество таких чисел обозначают $\mathbb Q$. Дробь означает деление числителя на знаменатель; нулевой знаменатель недопустим.

Разные дроби могут обозначать одно число: $1/2=2/4$. Поэтому рациональное число не следует отождествлять с единственным написанием дроби. Каждое целое $n=n/1$ рационально, но не каждое рациональное целое: $1/2\notin\mathbb Z$. Все рациональные числа являются действительными; обратное неверно, например $\sqrt2$ нельзя представить отношением целых.

При ненулевых знаменателях равенство $p/q=r/s$ равносильно $ps=rq$. Это позволяет сравнивать записи без перехода к округлённым десятичным значениям. Умножение числителя и знаменателя на одно ненулевое целое сохраняет число, поскольку общий множитель сокращается. Знаменатель можно выбирать положительным, перенося знак в числитель. Ноль также рационален: $0/q=0$ при любом допустимом $q$, в частности $0=0/1$.

Определения и дальнейшее чтение: Mathematics for Computer Science.

На пальцах

Рациональное число описывает долю: один пирог на двоих и два пирога на четверых дают одну и ту же половину на человека. Разные пары числителя и знаменателя могут обозначать одно число. Нулевой знаменатель не создаёт бесконечно щедрую порцию — деление на ноль не определено. Пирог объясняет положительные доли, а отрицательная половина может обозначать долг: арифметика работает за пределами кухни и не требует отрицательных гостей.

Пример

В примере сравниваются учебные записи $1/2$, $2/4$ и $1/0$. Первые две записи дают одинаковые доли, последняя нарушает обязательное ограничение на знаменатель.

Рациональные числа: отношение целых

Половина

Деление одного на два допустимо: знаменатель ненулевой.

Шаг 1 из 3: Половина

Все шаги текстом
  1. Половина

    Деление одного на два допустимо: знаменатель ненулевой.

    Состояние
    p: 1текущийq: 2текущий1/2текущий
  2. Та же доля

    Два из четырёх дают то же число.

    Состояние
    2/4текущий1/2текущий
  3. Запрещённый знаменатель

    Ноль нарушает условие определения рациональной дроби.

    Состояние
    p: 1q: 0исключённе определеноисключён

Для первых двух записей можно проверить равенство перекрёстным умножением: $1\cdot4=2\cdot2$. Одинаковый результат не означает одинаковые числители и знаменатели. Последняя запись сначала должна пройти проверку допустимости; вычислять её как обычную дробь нельзя. Особенно важно не пытаться «сократить ноль» в знаменателе. Правило сокращения использует ненулевой общий множитель и не исправляет выражение, которое исходно не определено.

Дальше: Целые числа, Действительные числа.

Авторский текст этой бесплатной статьи опубликован по лицензии CC BY-NC-ND 4.0.

Предыдущая / следующая

Предыдущая
Целые числа: счёт по обе стороны нуля
Следующая
Действительные числа: точки числовой прямой
  • Натуральные числа: счёт отдельных объектов

    Какие значения подходят для счёта и почему включение нуля нужно оговаривать.

    Читать статью
    Математика
  • Целые числа: счёт по обе стороны нуля

    Положительные и отрицательные целые, ноль и граница целочисленного деления.

    Читать статью
    Математика
  • Действительные числа: точки числовой прямой

    Числовая прямая, иррациональные значения и отличие точного числа от приближения.

    Читать статью
    Математика