SYSTEMATIC MATHEMATICS

数学基础

这门零先修课程分八个单元,共有 35 个可见知识章节。先弄清写出的数字究竟表示什么,再从分组意义而不是口诀建立运算。分数、正负号、百分比、坐标轴、指数、单位、余数、有理数与无理数、表格、图像、数据汇总、估算与测量误差都会先用人话说明,再给正式规则。每章都推导规则、完整做一例、独立检查答案,并展示第一个会失败的错误捷径。

本课程之前: 无需先修课程;只需要好奇心,并愿意写出完整推理。

COURSE FACTSLevel, chapters, units, prerequisite, and outcome
第 1 章

数、数字记号与位值

目标: 98,765 与 101,002 哪个更大?最早决定大小的是哪一个位值事实?

自然数是 0、1、2、3 等数,用来记录有多少个对象,也包括一个都没有。数是抽象的数量,数字记号是这个数量的书面表示。十进制使用 0 到 9 这十个数字。一个数字本身没有固定大小;它所在的位置决定它表示个位、十位、百位、千位,还是更小的小数位。因此 4,307 中的 4 表示四千,而 0.04 中的 4 表示四个百分之一。

展开式会显示每一位对数值的贡献。52,084 表示 5×10,000 + 2×1,000 + 0×100 + 8×10 + 4。某一位上的 0 虽然贡献为零,却可能是不可缺少的占位符。因此比较正整数时,应从最高非零位开始,而不是把数字相加或只看写得宽不宽。

每个非负整数都有唯一的不带多余前导零的十进制表示。

把对象每十个分成一组。未分组对象的个数一定在 0 到 9 之间,它唯一确定个位数字。

把每个完整的十个小组捆成一个更大的组并重复操作。新的未分组数量唯一确定十位,再确定百位以及后续每一位。

有限集合最终不会再留下更大的组。两个不同的数字串不可能表示同一个集合:在最左侧不同的位置,一个表示至少多出一个完整大组,而所有更小位合在一起也无法补足这个大组。

把 708,305 写成展开式,并说明每个 0 的作用。

  1. 从十万位到个位依次读出:7、0、8、3、0、5。
  2. 把每个数字乘以对应位值:7×100,000 + 0×10,000 + 8×1,000 + 3×100 + 0×10 + 5。
  3. 两个 0 分别保留万位和十位;如果删掉内部的 0,后面的数字会移位,从而改变整个数。

结果: 700,000 + 8,000 + 300 + 5。内部的每个 0 不增加数量,但固定了后续数字的位置。