0 (число)

0 (ноль, нуль от лат. nullus — никакой) — целое число, которое при сложении с любым числом или вычитании из него не меняет последнее, то есть даёт результат, равный этому последнему; умножение любого числа на ноль даёт ноль.

0
ноль
← -2 · -1 · 0 · 1 · 2 →
Двоичное	0
Восьмеричное	0
Шестнадцатеричное	0
Натуральные числа
0 на Викискладе

• «Существуют две формы: ноль и нуль. В терминологическом значении (особенно в косвенных падежах) обычно используется вторая, например: равняется нулю, температура держится на нуле».
• «…производное прилагательное обычно образуется от формы нуль, например: нулевой меридиан, нулевая отметка».

Большой толковый словарь Кузнецова (2009) 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).

Нуль играет исключительно важную роль в математике и физике.

Содержание

Ноль в математике

Основные свойства нуля

• 0 — целое число.
• Ноль является чётным числом, поскольку при делении его на 2 получается целое число:

$0/2=0$.

• На числовой прямой 0 разделяет положительные и отрицательные числа.

• Ноль не имеет знака. Могут использоваться условные обозначения отрицательной и положительной бесконечно малой величины: $-0$, $+0$, однако это не числа в обычном смысле.
• Любое число при сложении с нулём не меняется:

$a+0=0+a=a.$

• При вычитании нуля из любого числа получается то же число:

$a-0=a$.

• Умножение любого числа на ноль даёт ноль:

$a\cdot 0=0\cdot a=0.$

• При делении нуля на любое ненулевое число получается ноль:

$0/a=0$ при $a\neq 0.$

Деление на ноль

• Деление на ноль невозможно ни в каком поле или кольце, включая поля действительных и комплексных чисел.

В самом деле, если обозначить ${\frac {a}{0}}=b$, то по определению деления формально должно быть $b\cdot 0=a$, в то время как выражение $b\cdot 0$, при любом $b$, 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.

Принадлежность к натуральным числам

Существуют два подхода к определению натуральных чисел — одни авторы причисляют ноль к натуральным числам, 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.

Значения отдельных функций

• Результат возведения любого числа (кроме нуля) в нулевую степень равен единице: $a^{0}=1$.
  • Выражение $0^{0}$ (ноль в нулевой степени) принято считать лишённым смысла, то есть неопределённым.

Связано это с тем, что функция двух переменных $x^{y}$ в точке $\{0,0\}$ имеет неустранимый разрыв.

В самом деле, вдоль положительного направления оси $X,$ где $y=0,$ она равна единице, а вдоль положительного направления оси $Y,$ где $x=0,$ она равна нулю.

• Факториал нуля, по соглашению, принят равным единице: $0!=1$.

Обобщения (ноль в общей алгебре)

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 $n\times n$ является нулевым элементом кольца квадратных матриц $M_{n}(R)$. Кольцо многочленов также имеет нулевой элемент — многочлен с нулевыми коэффициентами, или нулевой многочлен, $p(x)\equiv 0$.

Ноль в математическом анализе

• При вычислении предела отношения $(a/b)$, где $a\rightarrow 0$ и $b\rightarrow 0$, возникает ситуация, когда непосредственная подстановка даёт выражение $(0/0)$, значение которого не определено. В процессе раскрытия неопределённостей возможны семь таких ситуаций, и в четырёх из них формально присутствует ноль: $\left({\frac {0}{0}}\right)$, $(0^{0})$, $(\infty ^{0})$, $(0\cdot \infty )$.
• Также возможна вполне определённая ситуация, когда рассматривается односторонний (правый или левый) предел бесконечно малой величины:

• Правый предел: $\lim _{x\to +0}{\frac {1}{x}}=\left({\frac {1}{0}}\right)=+\infty$ _ или _ $\left({\frac {1}{x}}\right){\xrightarrow[{x{\xrightarrow {}}+0}]{}}+\infty$.
• Левый предел: $\lim _{x\to -0}{\frac {1}{x}}=\left({\frac {1}{0}}\right)=-\infty$ _ или _ $\left({\frac {1}{x}}\right){\xrightarrow[{x{\xrightarrow {}}-0}]{}}-\infty$.

Ноль в геометрии

• 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.

История использования нуля

Впервые появился в Индии, где именовался санскритским словом «сунья» («пустота»; «отсутствие»), и широко использовался в поэзии и священных текстах. Через арабов, называвших его «сифр» (отсюда слова «цифра» и лат. zero, ноль), попал в Западную Европу.

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». Хотя в их системе счисления 0 отсутствует, египетские математики уже со Среднего царства (начало II тысячелетия до н. э.) использовали для обозначения нуля иероглиф нфр («прекрасный»), также означавший начало отсчёта в схемах храмов, пирамид и гробниц.

Своеобразные коды нуля использовали ещё до нашей эры древние майя и их соседи в Центральной Америке (древние майя обозначали ноль стилизованным изображением ракушки).

В китайских цифрах для обозначения нуля 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 нуля, однако большинство историков признаёт, что десятичный нуль изобрели индийские математики. 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.

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.

Исследования показали, что манускрипт Бакхшали содержит, вероятно, самое древнее упоминание ноля.

Ноль в других областях науки и техники

Ноль часто используется как начало отсчёта. Примеры весьма многочисленны.

• Ноль возникает во многих разделах физики:
  • При измерении громкости звука в фонах за 0 принимается порог слышимости.
  • Минимально возможный уровень энергии квантовомеханической системы называется нулевой энергией.
  • Известен абсолютный нуль температуры — 0 на шкале Кельвина. В быту, однако, чаще используются другие шкалы температуры.
    • В частности, на шкале Цельсия за 0 произвольно принята точка замерзания воды.
• В картографии известны нулевой километр, нулевой меридиан (в настоящее время — Гринвичский меридиан) и многое другое.
• Нулевого года в юлианском и григорианском календарях нет, точно так же, как ни год, ни месяц не содержат нулевого дня. Однако имеется астрономическая шкала, на которой нулевой год имеется.

Ноль в языке и культуре

• «Мы почитаем всех нулями, а единицами — себя» — цитата из поэмы Пушкина «Евгений Онегин» (глава 2, строфа 14), употребляется иронически, когда говорят о чьем-либо завышенном самомнении и пренебрежительном отношении к окружающим.
• На нуле — отсутствие чего-либо. Например, «финансы на нуле» (разговорное употребление).
• Ноль в переносном значении означает ничтожного, незначительного человека, например: «Он абсолютный ноль».
• Выражение ноль без палочки, когда идёт речь о человеке, означает, что он не имеет никакого влияния, значения (разговорное и шутливое употребление), а также некомпетентного, глупого человека.
• Ноль внимания — отсутствие внимания.
• Выражение ноль-ноль, употребляемое после указания часа суток, означает: ровно в таком-то часу, без минут. В спорте это же выражение может обозначать ничейный исход игры, состязания.
• С нуля начинать — начинать на пустом месте (разговорное употребление) или приступать к чему-либо без предварительной подготовки.
• Стричь под ноль — то же, что стричь наголо.

См. также

• −0 и +0 — понятия в математическом анализе.
• Машинный ноль
• Ноль (цифра)
• Отрицательное число
• Беззнаковое число
• Делитель нуля
• Чётность нуля
• 1 (число) — мультипликативная единица

Литература

• 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.

Ссылки

• 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).