Ноль
Ноль (0, нуль от лат. nullus — никакой[2]) — целое число, которое при сложении с любым числом или вычитании из него не меняет последнее[3], то есть даёт результат, равный этому последнему; умножение любого числа на ноль даёт ноль[4].
0 | |
---|---|
ноль | |
← -2 · -1 · 0 · 1 · 2 → | |
Двоичное | 0 |
Восьмеричное | 0 |
Шестнадцатеричное | 0 |
![]() |
Большой толковый словарь Кузнецова (2009)[5] приводит обе формы слова: ноль, нуль — как равнозначные, хотя имеется некоторое различие в употреблении. В частности, форма нуль чаще используется в терминологии, особенно в косвенных падежах, она же берётся как основа для образования прилагательного нулевой — соответственно, форма ноль чаще употребляется в именительном падеже (см. врезку).
Ноль играет исключительно важную роль в математике и физике[6].
Ноль в математикеПравить
Принадлежность к натуральным числамПравить
Существуют два подхода к определению натуральных чисел — одни авторы причисляют ноль к натуральным числам[7], другие этого не делают. В российских школьных программах по математике не принято причислять ноль к натуральным числам, хотя это затрудняет некоторые формулировки (например, приходится различать деление с остатком и деление нацело). В качестве компромисса в источниках иногда рассматривают «расширенный натуральный ряд», включающий нуль[8].
Множество всех натуральных чисел принято обозначать символом . Международные стандарты ISO 31-11 (1992 год) и ISO 80000-2 (2009 год) устанавливают следующие обозначения[9]:
- — натуральные числа, включая ноль: .
- — натуральные числа без нуля: .
В русских источниках этот стандарт пока не соблюдается — в них символ обозначает натуральные числа без нуля, а расширенный натуральный ряд обозначается, например, и т. д.[8]
Ноль как цифраПравить
Понятие нуля исторически появилось как особый цифровой символ, необходимый при записи чисел в позиционной системе счисления. Этот символ указывал на отсутствие значения в соответствующем разряде, что позволяло не путать, например, записи Придание нулю статуса полноценного числа происходит постепенно в начале Нового времени.
Основные свойства нуляПравить
- 0 — целое число.
- На числовой прямой 0 разделяет положительные и отрицательные числа.
- Ноль является чётным числом, поскольку при делении его на 2 получается целое число: .
- Ноль не имеет знака. Могут использоваться условные обозначения отрицательной и положительной бесконечно малой величины: , , однако это не числа в обычном смысле.
- Любое число при сложении с нулём не меняется: При вычитании нуля из любого числа получается то же число[10]: .
- Умножение любого числа на ноль даёт ноль[10]:
- При делении нуля на любое ненулевое число получается ноль:
- при
Деление на нольПравить
- Деление на ноль невозможно ни в каком поле или кольце, включая поля действительных и комплексных чисел.
- В самом деле, если обозначить , то по определению деления формально должно быть , в то время как выражение , при любом , равно нулю. Другими словами, для нуля не существует обратного элемента ни в каком поле.
- Деление на ноль ненулевого комплексного числа возможно на расширенной комплексной плоскости, его результат — бесконечно удалённая точка.
Значения отдельных функцийПравить
- Результат возведения любого числа (кроме нуля) в нулевую степень равен единице: .
- Выражение (ноль в нулевой степени) принято считать лишённым смысла[11][12][13], то есть неопределённым.
- Связано это с тем, что функция двух переменных в точке имеет неустранимый разрыв.
- В самом деле, вдоль положительного направления оси где она равна единице, а вдоль положительного направления оси где она равна нулю. См. подробнее статью Ноль в нулевой степени.
- Факториал нуля, по соглашению, принят равным единице: .
Ноль в геометрииПравить
- Точку можно рассматривать как нульмерный объект.
- Точка плоскости с одной нулевой координатой лежит на соответствующей координатной оси. Обе нулевые координаты задают точку, именуемую началом координат.
- Точка трёхмерного пространства с одной нулевой координатой лежит на соответствующей координатной плоскости. Точка трёхмерного пространства вновь именуется началом координат, если все её координаты нулевые.
- Аналогичные утверждения верны для пространства любой размерности.
- На окружности расположения 0° и 360° совпадают.
Ноль в математическом анализеПравить
- При вычислении предела отношения , где и , возникает ситуация, когда непосредственная подстановка даёт выражение , значение которого не определено. В процессе раскрытия неопределённостей возможны семь таких ситуаций, и в четырёх из них формально присутствует ноль: , , , .
- Также возможна вполне определённая ситуация, когда рассматривается односторонний (правый или левый) предел бесконечно малой величины:
- Правый предел: _ или _ .
- Левый предел: _ или _ .
Обобщения (ноль в общей алгебре)Править
Аналог нуля может существовать в любом множестве, на котором определена операция сложения; в общей алгебре такой элемент иногда называется нейтральным элементом, иногда — аддитивным нулём, чаще всего — нулём относительно сложения. Примеры такого элемента — нулевой вектор и нулевая матрица. (Если же на множестве определена операция умножения, в качестве аналога нуля можно рассматривать мультипликативную единицу, или единицу относительно умножения — при наличии таковой.)
Алгебраические структуры, снабженные и сложением, и умножением, также могут содержать аналог нуля. Нулевой элемент содержит любое кольцо и его частные случаи — тело и поле. Например, квадратная нулевая матрица размера является нулевым элементом кольца квадратных матриц . Кольцо многочленов также имеет нулевой элемент — многочлен с нулевыми коэффициентами, или нулевой многочлен, .
История использования нуляПравить
История цифры 0Править
Цифра 0 появилась одновременно с появлением позиционной (поместной) нумерации — десятичной в Индии и шестидесятиричной в Вавилоне.
Древний ВостокПравить
Вавилонские математики использовали особый клинописный значок для шестидесятеричного нуля, начиная примерно с 300 г. до н. э., а их учителя-шумеры, вероятно, сделали это ещё раньше. Однако символ «двойной клин» вавилонских мудрецов никогда не означал «число 0»[14].
Цифра 0 отсутствовала в римской, греческой и китайской системах обозначения чисел. Без этой цифры обходились, назначая некоторым символам значения крупных чисел. Например, число 100 в греческой системе счисления обозначалось буквой Ρ, в Римской - буквой C, в китайской - иероглифом 百.
Майя и инкиПравить
Майя использовали ноль в своей двадцатеричной системе счисления почти на тысячелетие раньше индийцев. Первая сохранившаяся стела с датой календаря майя датируется 7.16.3.2.13, 6 Бен 16 Шуль 8 декабря 36 года до н. э..
Любопытно, что тем же самым знаком математики майя обозначали и бесконечность, так как этот знак означал не ноль в европейском понимании слова, а «начало», «причину»[15]. Счёт дней месяца в календаре майя начинался с нулевого дня, который назывался Ахау.
В империи инков Тауантинсуйу для записи числовой информации использовалась узелковая система кипу, основанная на позиционной десятеричной системе счисления. Цифры от 1 до 9 обозначались узелками определённого вида, ноль — пропуском узелка в нужной позиции. В современном кечуа ноль обозначается словом кечуа ch'usaq (букв. «отсутствующий», «пустой»), однако то, какое слово использовалось инками для обозначения нуля при чтении кипу, пока неясно, поскольку, например, в одних из первых кечуа-испанских (Диего Гонсалес Ольгин, 1608) словарях и первом аймара-испанском (Лудовико Бертонио, 1612) не было соответствия для испанского «cero» — «ноль».
ИндияПравить
Впервые цифра «ноль» появилась в Индии, где именовалась санскритским словом «сунья» («пустота»; «отсутствие»), и широко использовался в поэзии и священных текстах. Исследования показали, что манускрипт Бакхшали содержит, вероятно, самое древнее упоминание ноля[16][17]. Без нуля была бы невозможна изобретённая в Индии десятичная позиционная запись чисел. Первый код нуля обнаружен в индийской записи от 876 г. н. э., он имеет вид привычного нам кружочка.
От индийцев через арабов, называвших цифру 0 «сифр» (отсюда слова «цифра» и лат. zero, ноль), она попала в Западную Европу.[18]
ЕвропаПравить
В Вене хранится рукописная арифметика XV века, приобретённая в Константинополе (Стамбуле), в которой употребляются греческие числовые знаки вместе с обозначением нуля точкой[19]. В латинских переводах арабских трактатов XII века знак нуля — 0 называется кружком — circulus. В оказавшем очень большое влияние на преподавание арифметики в западных странах руководстве Сакробоско (Holywood, умер в 1256 году), написанном в 1250 году и перепечатывавшемся в очень многих странах, ноль называется «thêta vel theca vel circulus vel cifra vel figura nihili» — тэта, или тека, или кружок, или цифра, или знак ничего. Термин nulla figura — никакой знак — появляется в рукописных латинских переводах и обработках арабских трудов в XII века. Термин nulla имеется в рукописи Никола Шюке 1484 года и в первой печатной так называемой (по месту издания) Тревизской арифметике (1478)[20].
С начала XVI века слово «ноль» входит в повсеместное употребление в Германии и в других странах, сначала как слово чужое и в латинской грамматической форме, но постепенно оно принимает форму, свойственную данному национальному языку.
РоссияПравить
Леонтий Магницкий в своей «Арифметике» называет знак 0 «цифрой или ничем» (первая страница текста); на второй странице в таблице, в которой каждой цифре даётся название, 0 называется «низачто». В конце XVIII века во втором русском издании «Сокращения первых оснований математики» X. Вольфа (1791) нуль ещё называется цифрой. В математических рукописях XVII века, употребляющих индийские цифры, 0 называется «оном» вследствие сходства с буквой о[21].
История числа 0Править
Хотя в египетской системе счисления цифра 0 отсутствует, египетские математики уже со Среднего царства (начало II тысячелетия до н. э.) использовали для обозначения числа "нуль" иероглиф нфр («прекрасный»), также означавший начало отсчёта в схемах храмов, пирамид и гробниц[22].
Своеобразные коды нуля использовали ещё до нашей эры древние майя и их соседи в Центральной Америке (древние майя обозначали ноль стилизованным изображением ракушки).
Хотя в китайских записях чисел цифра "нуль" отсутствует, для обозначения числа "нуль" пользуются знаком 〇 — одним из иероглифов императрицы У Цзэтянь.
В Древней Греции число 0 известно не было. В астрономических таблицах Клавдия Птолемея пустые клетки обозначались символом ο (буква омикрон, от др.-греч. οὐδέν — ничего); не исключено, что это обозначение повлияло на появление цифры "нуль", однако большинство историков признаёт, что десятичный нуль изобрели индийские математики.
В Европе долгое время 0 считался условным символом и не признавался числом; даже в XVII веке Валлис писал: «Нуль не есть число». В арифметических трудах отрицательное число истолковывалось как долг, а ноль — как ситуация полного разорения. Полному уравниванию его в правах с другими числами особенно способствовали труды Леонарда Эйлера.
См. такжеПравить
ПримечанияПравить
- ↑ 1 2 Д. Э. Розенталь. Справочник по правописанию, произношению, литературному редактированию. Глава X. Правописание имен числительных. М.: ЧеРо, 1999.
- ↑ Энциклопедический словарь юного математика, 1985.
- ↑ Нуль // Математическая энциклопедия (в 5 томах). — М.: Советская Энциклопедия, 1982. — Т. 3. — С. 1082.
- ↑ НУЛЬ // Большой Энциклопедический словарь. 2000.
- ↑ Большой толковый словарь русского языка. Гл. ред. С. А. Кузнецов. Первое издание: СПб.: Норинт, 1998.
- ↑
Самая важная цифра есть нуль. Это была гениальная идея — сделать нечто из ничего, дать этому нечто имя и изобрести для него символ.
— Ван дер Варден Б. Л. Пробуждающаяся наука. Математика древнего Египта, Вавилона и Греции. — М.: Физматлит, 1959. — С. 77. - ↑ Bunt, Lucas Nicolaas Hendrik. The historical roots of elementary mathematics / Lucas Nicolaas Hendrik Bunt, Phillip S. Jones, Jack D. Bedient. — Courier Dover Publications, 1976. — P. 254–255. — ISBN 0-486-13968-9., Extract of pages 254—255
- ↑ 1 2 Потапов М. К., Александров В. В., Пасиченко П. И. Алгебра и анализ элементарных функций. — М.: Наука, 1981. — С. 9. — 560 с.
- ↑ International standard 80000-2:2009. Part 2 . NCSU COE People. Дата обращения 12 августа 2019.
- ↑ 1 2 Савин А. П. Энциклопедический словарь юного математика / сост. А. П. Савин. — М.: «Педагогика», 1989. — С. 219.
- ↑ Что такое степень числа // Школьная математика, интернет-ресурс.
- ↑ Почему число в степени 0 равно 1? // Науколандия, интернет-ресурс.
- ↑ Степенная функция // Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1969—1978.
- ↑ Ламберто Гарсия дель Сид. Особые числа других культур → 116 // Замечательные числа. Ноль, 666 и другие бестии. — DeAgostini, 2014. — Т. 21. — С. 116. — 159 с. — (Мир математики). — ISBN 978-5-9774-0716-8.
- ↑ Лаура Лауренсич-Минелли. Любопытное понятие мезоамериканского и андского «нуля предметного» и логика инкских богов-чисел . Архивировано 23 июля 2012 года.
- ↑ Суета вокруг нуля.
- ↑ Much ado about nothing: ancient Indian text contains earliest zero symbol (англ.). The Guardian (14 September 2017). Дата обращения 19 сентября 2017.
- ↑ Ламберто Гарсия дель Сид. Особые числа других культур → 116 // Замечательные числа. Ноль, 666 и другие бестии. — DeAgostini, 2014. — Т. 21. — С. 115. — 159 с. — (Мир математики). — ISBN 978-5-9774-0716-8.
- ↑ «Zentralblatt für Mathematik», апрель, 1957, сообщение чешского историка математики Г. Феттера.
- ↑ Депман И. Я. История Арифметики. — изд. «Просвещение», Москва, 1965, стр. 89.
- ↑ Депман И. Я. История Арифметики. — изд. «Просвещение», Москва, 1965, стр.90
- ↑ Joseph, George Gheverghese. The Crest of the Peacock: Non-European Roots of Mathematics (Third Edition). — Princeton University Press, 2011. — P. 86. — ISBN 978-0-691-13526-7.
ЛитератураПравить
- Чарльз Сейфе. Ноль. Биография опасной идеи = Zero: The Biography of a Dangerous Idea. — Neoclassic, АСТ, 2014. — 288 с. — ISBN 978-5-17-083294-1.
- Нуль // Энциклопедический словарь юного математика / Сост. А. П. Савин. — М.: Педагогика, 1985. — С. 219. — 352 с.
- Ламберто Гарсия дель Сид. Первые натуральные числа и их значение → 0 — двусмысленное число // Замечательные числа. Ноль, 666 и другие бестии. — DeAgostini, 2014. — Т. 21. — С. 14—15. — 159 с. — (Мир математики). — ISBN 978-5-9774-0716-8.
- David Wells. 0 // The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. — Penguin Books, 1986. — С. 23—26. — 229 с. — ISBN 0-14-008029-5.
СсылкиПравить
- История нуля
- Почему нельзя делить на ноль?
- Символика чисел (нуль) /С. Курий/ «Время Z» № 2/2007
- О сопоставлении понятий «нуль» и «ничто» Смирнов О. А. — Научная сессия МИФИ-2003.
- Свойства числа ноль
- J. J. O'Connor, E. F. Robertson. A history of Zero . MacTutor History of Mathematics archive. School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland (ноябрь 2000).
Для улучшения этой статьи желательно: |