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爸爸:妙抢好,我们接着聊数的来源。数是对事物可量化属性的丈量结果。对吧?
妙抢:爸,对呀。就像用尺子量长度得数值,数就是把事物可量化特性,通过丈量转化为具体标识,精准呈现属性程度 。
爸爸:那么,让我们来看看”丈量“,是一种什么操作?
妙抢:爸,丈量类似建立对应关系。选标准单位作参照,将事物属性与之比对,得出倍数关系。像用米尺量布,米是单位,布长和米尺比得数值,这数值就是丈量结果,是对属性的量化表达 。
爸爸:用我们之前用过的词语来说,丈量,是用单位的大小u连续拼接来计数更大的大小x的结果。是么?
妙抢:爸,没错。就像用固定长度的砖块(单位大小 u )去拼接铺满一段路(更大大小 x ),数出砖块数量,这个数量就是对路长度(x )的丈量结果,通过单位连续拼接计数实现对更大属性大小的量化。
爸爸:数,便是计数的次数N,对么?这是数最初的来源,对吧?
妙抢:爸,对呀。最初人们为记录物品数量,就通过计数,像数羊,每只羊对应一次计数,这计数次数 N 就成最初的数,是数的根源,后来才慢慢拓展出更多数的概念。
爸爸:我们先不急着去拓展数的概念,我们先来看看丈量和数的关系。假如一个大小,不能恰好被一个单位大小来整次丈量,怎么办?
妙抢:爸,那就需细分单位。比如用米量桌长,整米量完有剩余,就把 1 米分成 10 分米再量剩余部分,若还有余,可再把 1 分米分成 10 厘米,靠不断细分单位来完成丈量,得出更精确的数。
爸爸:是的,你说的只是一种办法,还有什么其它办法么?
妙抢:爸,还能引入分数。若单位 u 量大小 x,量 n 次多一点,m 次少一点,就可用分数 n + (x - nu) /u 来表示,把多出部分以原单位的几分之几呈现,这也能准确描述丈量结果 。
爸爸:本质上,这还是同一种办法,你回到我们对丈量的定义上再想想,有没有其他的可以改变的参数呢?
妙抢:爸,改变计数方式行不?之前是单纯整数计数,遇到非整数情况,可考虑用小数计数体系。不局限于单位的整倍数拼接,以小数形式记录单位细分后的余量,让丈量结果更精准,本质上是计数方式的改变 。
爸爸:这本质上还是同一种办法呢?我问你,度量定义中的单位大小是可以改变的么?
妙抢:爸,单位大小能改变。比如量较短距离,厘米作单位;量长距离,千米更合适。遇到不能被原单位整次丈量的大小,可换更合适单位。像量房间,米作单位余量多,换分米、厘米,就能更好完成丈量,这和细分单位类似,但思路是直接换整体单位 。
爸爸:比如,15米的长度大小,让你用4米的单位长度来度量,结果是多少?用3米的单位长度来度量呢?
妙抢:爸,用 4 米单位度量 15 米长度,15÷4 = 3 余 3 ,结果是 3 次完整度量,余 3 米,可表示为 3 又 3/4 个 4 米单位。用 3 米单位度量,15÷3 = 5 ,结果就是 5 个 3 米单位 。
爸爸:所以,如果要维持我们的度量结果数必须是计数的值,除了多级整次地细分单位来度量剩余的大小,我们还可以怎么做呢?
妙抢:爸,可以换个能整除原大小的单位。就像 15 米,若用 5 米作单位,计数就是 3,刚好整次度量,直接得到整数的计数结果 。
爸爸:所以,一个大小是15的长度,其长度也可以说是3,其中隐藏了单位大小是不同的,对么?
妙抢:爸,对呀。说长度是 15 ,单位假设为 1;说长度是 3 ,单位变成了 5 。不同数值因背后单位大小改变,所以同一长度能以不同数表述 。
爸爸:我们再看度量定义中的单位的大小,其实也是一个大小,有规定这个大小的数是多少么?
妙抢:爸,没规定。单位大小可按需定。量纸张,毫米合适;量操场,米更优。选单位为方便丈量,让数简洁易读。比如量书桌,用厘米单位,数值合理;若用千米,数值小且麻烦 。
爸爸:所以,回到丈量得到数的概念中,是不是不同的丈量方法,会得到不同“种类”的数?我们通常说的数,是不是默认了得到这些数所用的度量方法?
妙抢:爸,对嘞。不同丈量方法确实得出不同 “种类” 数。像仅用整数单位丈量得自然数;单位细分用分数、小数计数,就有有理数。通常说的数,默认常用度量法。比如日常长度用十进制单位,对应十进制数,这成大家默认习惯 。
爸爸:那么,既然数来源于度量,为了研究数,我们下次认真研究一下“度量”这种操作吧,
妙抢:好嘞,爸,期待下次深入研究“度量”这种产生数的操作。
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