Файл: Моиз Э.Э. Геометрия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 237

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Слева от 1

поставим число 0:

 

 

 

 

 

-«г

I

■ *о~— —о

■ О1

о——-о — а

 

0

1

2

3

и

5 •••

Затем введем отрицательные целые числа, расположив их так, чтобы они шли справа налево:

-----1------

1—

I----------

(--------

(— — о------

о-------

о ------

о-------

о-------

о

--------5

- 4

- 3 - 2

- 1

о

1

2

3

и

5

Числа, которые мы теперь имеем, называются целыми числами. Множество целых чисел состоит из положительных целых чисел,

отрицательных целых чисел и нуля.

Натуральные

числа —это,

конечно, положительные

целые

числа;

их часто так и называют.

Заметим, что на прямой осталось

еще много точек, которым

пока не приписано никаких чисел. Нам нужно,

по крайней мере,

-

1

1

2

1

1

2

д’

д.

разместить дроби

 

 

з ’ 3” ’ ~ 2 ’ ~ 3 ’ ~ з и т'

д*еждУ каж'

дыми двумя целыми

числами

имеется

бесконечное множество та­

ких дробей.

Поэтому все, что мы можем сделать на рисунке, это

указать для

примера

некоторые

из

них.

 

 

 

 

- І

- і

- і

 

i

f

1

 

b— — o — ►

 

' o -H — o -i

o - f — o — f - o — +— <H

о-------

5 -4 - 3 - 2 -1

0

 

1

2

3

U 5 —

Все числа, о которых мы говорили до сих пор, имели вид

где р и q —целые числа и q не равно нулю. Они называются

рациональными числами. [Этот термин

(«рациональный»

значит

«разумный») вовсе

не должен приводить к мысли,

что остальные

числа неразумны.

Он

только отмечает тот факт,

что рациональ­

ные числа являются

о т н о ш е н и я м и

(по-латыни ratio)

целых

чисел.]

 

 

 

 

 

Рациональные

числа не заполняют

числовую

прямую

цели­

ком. Существует много чисел, которые нельзя выразить в виде отношения целых чисел. Например, число У 2 не является ра­

циональным. Это же относится и к числам |/ 3

и 1^5, а также к не­

которым «особым» числам вроде я.

 

чтобы каж­

Если мы нанесем все эти добавочные числа так,

дой точке нашей прямой было приписано

некоторое

число, то

мы получим полное множество действительных чисел:

2

Геометрия

3 3


 

 

,/Г

і

г

я

 

. Ѵ2

3

п

2

Т

- ?

\

\

/

/

—о------ (о-

—о—4—о——КН+—о—

■о— о—

- - 5 - 4 - 3

-1 і

0

1

 

с2

3 4 5 -...

Можно проверить, что все числа на этом рисунке располо­ жены примерно там, где им и положено.

В нашем курсе геометрии действительные числа будут ис­ пользоваться повсюду. И, начиная с этого момента, для нас становится важным представлять их себе лежащими в опре­ деленном порядке на прямой.

Число X меньше, чем число у,

если х

 

лежит

на

числовой

прямой л е в е е ,

чем у,

например,

как на следующем

рисунке.

 

 

 

у

 

 

 

 

Ц

 

 

.....

-О-

О—

I

о

«о

О—

■ О

I

о— ' —-

■■ т 9

-

- 3

-

2

-

1 0

1

2

3

-

 

 

Этот факт мы записываем так: х < у . Очевидно, каждое от­ рицательное число лежит левее любого положительного числа, поэтому каждое отрицательное, число меньше любого положи­ тельного числа. Так, например,

 

 

 

 

 

- 1 0 0 0 0 0 0 < ~ ,

 

 

 

 

 

хотя число

— 1 000 000 в

каком-то

смысле

и кажется

больше.

Выражения,

в

которые входит

з н а к < ,

 

называются

нера­

венствами. Любое

неравенство можно

переписать,

обратив его

знак;

у > х

означает

просто, что х< іу .

Таким образом,

если

у > х ,

то у

лежит

на

числовой

прямой

п р а в е е ,

чем х.

 

Выражение

х ^ у

означает,

что

либо

х < у ,

либо х — у.

Таким

образом, —2«^1,

поскольку —2 < 1

и

2 ^ 2 ,

так

как

2 = 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

главным

При изучении алгебры вы до сих пор имели дело

образом с поведением

действительных

 

чисел

при

сложении и

умножении. В действительности алгебру можно изучать тем же

методом,

каким

мы будем в этом курсе

изучать

геометрию.

Иными словами,

все известные вам алгебраические

факты можно

вывести

из нескольких

простых

аксиом. Тем

не

менее

не

ис­

ключено,

что алгебру

вы таким

способом

не

изучали,

а

нам

едва ли

хватит

времени, чтобы пройти всю

алгебру

снова.

По­

34


этому в нашем курсе мы будем без особых оговорок использо­ вать почти все, что вы знаете из алгебры.

Так как, однако, довольно распространены различные недо­ разумения, относящиеся к употреблению неравенств и к квадрат­ ным корням, в этих вопросах нужно бйіть особенно осторож­ ными. Отношение <С называется отношением порядка. Вот его основные свойства:

Пі. Трихотомия («закон исключенного четвертого»).

Для каждых двух чисел х н у справедливо одно и только одно из сле­ дующих отношений: х < у , х = у , х > у.

П2. Транзитивность.

Если X < у И У < z, ТО X < z

П3. Закон сложения.

Если а < b и х ^ у , то а + х < Ь-\-у.

П4. Закон умножения.

Если X < у и а > 0, то ах < ау.

Из этих четырех законов вытекают все обычные правила действий с неравенствами. Наконец, нам понадобится еще сле­ дующий закон:

Kt. Существование квадратных корней.

Для каждого положительного числа х существует хотя бы один положи­

тельный квадратный корень у ~ | /х из этого числа (т. е. такое число у > О, что у2 = х).

В учении о квадратных корнях имеется

 

один довольно дели­

катный момент. Когда мы говорим, что

х

есть

квадратный ко­

рень из а, то мы подразумеваем

только

то,

что

х 1= а.

Напри­

мер, 2 есть квадратный корень

из

4,

так

как

22 = 4.

Но—2

также является квадратным корнем

из

4,

поскольк (—2)2 = 4.

Однако запись х — У а означает, что х есть п о л о ж и т е л ь н ы й квадратный корень из а. Таким образом, из следующих двух утверждений первое верно, а второе неверно.

Верно: —2 есть квадратный корень из 4.

Неверно:

—2 = ^ 4 .

Причина

именно такого употребления символа У а очень

проста. Если

допустить, что У а означает л ю б о й из двух квад­

ратных корней из а, то мы вообще не будем иметь символа, например, для положительного квадратного корня из 7. Попытка

поставить перед У 7 знак плюс ни к чему бы не привела, по­ скольку знак плюс не меняет значения никакого выражения:

если бы У 7 был отрицателен, то и -\-У 7 также был бы отри­

цателен. По этой причине условливаются, что У а всегда обоз­ начает положительный квадратный корень из а>>0. Отрицатель-

2*

36


ным корнем из а тогда будет число —У а; выражение же f/Ö означает 0.

Для ссылок удобно сформулировать следующие предложения, которыми мы далее будем пользоваться.

Правило сложения равенств:

Если а — Ь и c — d, то a-\~c = b Jr d.

Правило вычитания равенств:

Если а — Ь и c — d, то а с — Ьd.

Правило умножения равенств:

Если а — Ь и c — d, то ac — bd.

Задачи к § 2

1. Составьте таблицу, озаглавив ее столбцы следующим образом: «Действи­ тельные числа», «Рациональные числа», «Положительные числа», «Целые чис­ ла», «Иррациональные числа». В столбце «Действительные числа» запишите

 

 

 

 

 

 

 

 

0.02,-

/ 4 ,

і

|

14,003,

- 3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ2

 

 

]

/ |

,

 

0,

1,414,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

Ѵ ш ' л-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заполните

таблицу,

поставив

каждое

из

этих

чисел

во

все

те

столбцы,

в заголовках

которых

названы

множества,

содержащие

данное

число.

 

2. Выясните,

верно

или ошибочно

каждое

из следующих уіверждений;

 

 

a)

Отрицательные числа являются действительными числами.

 

 

 

 

B )

Действительная

числовая

прямая

имеет по

крайней

мере

один

ко­

 

нец.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

Для

всех

чисел х число

— х отрицательно.

 

 

 

 

 

 

 

7

 

d)

Точка

на

действительной

числовой

прямой,

соответствующая

, ле-6

у

 

жит

между

точками,

 

соответствующими

6

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

у

и у ,

 

 

 

 

 

 

e)

На действительной

числовой

прямой существует точка, соответствую­

 

щая

 

числу

 

Ѵ^2

и отличная от точки, соответствующей

числу

1,414.

f)

Если

X— отрицательное

число,

то

х

— положительное

число.

 

 

g)

Если

х > і /, то

Xу >

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. В

каком порядке должны быть расположены на числовой прямой точки

каждого

из следующих

множеств

(при этом предполагается, что положитель­

ные числа лежат справа от нуля):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

¥ >

 

 

1 8

’>

 

Ь) 4>1:

4 ’06;

4’012;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с) - 1 , 3 ; - 0 , 7 ;

- 2 , 1 4 ;

d) у ;

- l | ;

- l y ?

 

 

 

 

 

 

 

4. Запишите

следующие высказывания,

пользуясь

знаками

порядка

(т. е. < ,

 

и т. д.):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) X— число,

большее

чем

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B )

у — число,

заключенное

между

— 1 и 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

W — число,

заключенное

между

— 1 и 2

(включая

и сами

эти

значения).

d)k — положительное число.

e)т — отрицательное число.

f)« — неотрицательное число.

36


5. Опишите

следующие

неравенства словами:

 

а)

А В >

CD,

b) т г£ л;

с)

— 11 <

5 < 8 ;

 

d) — 2 г ^ & г с ;2 ; е) х < 0; I) у > :0 .

 

 

6. Какие

из следующих

равенств верны:

 

а)

|/Фб =

4;

b) К 2 5 =

— 5;

с) - ^

6 4 =

- 8 ;

d)

- |

^

3

6 =

- 0 , 6 ;

е)

— К 0,04 = 0 ,2 ?

_

7. В каком из следующих случаев выполняется условие \^х^ = х:

а)

х =

3;

Ь ) х = — 3;

с)

х =

0;

d ) x = l ;

е ) х — ~

1;,

f)

х <

0;

g)

X

0;

h) -і- >

0?

 

 

 

8.На числовой прямой с единичным интервалом в 1 см по возможности точно нанесите следующие числа:

 

0,

1,

Ѵ '4,

- У

Т ,

У 9 ,

- У

9 ,

\Г\Ъ,

- J / 2 5 .

 

 

9. Пусть

г и S . — действительные

числа, отличные

от

нуля,

и такие,

что r > s .

Укажите, какие из следующих неравенств верны

всегда,

т. е. для

всех г

и s,

верны

иногда,

т. е.

только

для

некоторых

г

и

s, или

не

верны

никогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

s >

г,

b)

г s >

0,

с)

Y >

1,

d)

s2 <

г2.

 

 

10*. Ответьте на тот же вопрос, что и в задаче 9, для следующих неравенств:

а) — >

— ,

Ь) г3 > s3,

 

г

s

 

 

с) — г < — s,

d) г — 2 < s — 2.

§ 3. АБСОЛЮТНАЯ ВЕЛИЧИНА

 

Абсолютная

величина числа

х обозначается символом | х |.

Смысл этого символа легко понять

из примеров:

о т р

і2 1= 2,

2 1= 2,

71= 7,

1—8 1= 8,

187 і = 87,

1—95 | = 95,

|—у Т з |== у Т з

и т. д. Здесь

мы руководствуемся следующими правилами:

1°. Если

х ^ 0 ,

то I X I = X.

 

2°. Если

X<

0,

то I je ] —соответствующее положительное число.

Если задано

конкретное число, то легко

увидеть, чему равна

его абсолютная величина. Если перед ним

нет знака минус, то

переход от

числа

к его абсолютной величине ничего не меняет.

Если же перед числом стоит знак. минус, то, чтобы получить абсолютную величину числа, этот знак нужно отбросить.

Производя алгебраические преобразования с выражениями вро­ де \х\, j а b I и т. д. , нам удобно иметь алгебраическую форму условия 2°. Таким образом, мы хотим для любого отрицательного числа X иметь алгебраическую запись, дающую соответствующее

37