Arvu mõiste hakkas kujunema aastatuhandeid tagasi, täiustudes ja üldistudes koos inimkonna arenguga. Juba ürgühiskonnas tekkis vajadus teatavaid hulki võrrelda, selleks aga tuli nende hulkade elemente loendada. Nii tekkis meile kooliõpingutest esimesena tuntuks saanud naturaalarvude hulk N:
N = {0; 1; 2; 3; ...}.
Et loendamise teel on nulli raske saada, siis ei kuulunud see arv esialgu tuntud arvude hulka. Alles 7. sajandil sõnastasid india matemaatikud reeglid arvu 0 kasutamiseks.
Oleme õppinud nelja põhitehet naturaalarvudega. Need on liitmine ja korrutamine ning nende pöördtehted lahutamine ja jagamine.
Ülesanne 1. Naturaalarvud
Nr. | a | b | a + b | a · b | a – b | a : b |
1. | 3 | 7 | 10 | 21 | –4 | |
2. | ||||||
3. | ||||||
4. | ||||||
5. | ||||||
6. |
Eelmises ülesandes selgus, et vahe 3 – 7 ei ole naturaalarv. Seega, tundes vaid naturaalarve, ei saa me alati lahutamistehet sooritada. Siit ka vajadus laiendada naturaalarvude hulka uute arvudega nii, et saadud arvuhulgas oleks alati võimalik ka lahutamistehe. Võttes kasutusele naturaalarvude vastandarvud, osutubki see võimalikuks.
Naturaalarvu n vastandarv –n defineeritakse selliselt, et
n + (–n) = 0.
Naturaalarvud koos oma vastandarvudega moodustavad täisarvude hulga Z:
Z = {...; – 2; –1; 0; 1; 2; ...}.
Eraldi räägitakse veel positiivsete täisarvude hulgast Z+:
Z+ = {1; 2; 3; ...}
ja negatiivsete täisarvude hulgast Z–:
Z– = {...; –3; –2; –1}.
Niisiis
Z = Z– ∪ {0} ∪ Z+ ja N ⊂ Z (joon.1.1).
Võtnud kasutusele vastandarvud, saame lahutamistehet tõlgendada liitmisena (vahet summana):
a – b = a + (–b).
Et igal täisarvul leidub vastandarv, siis on lahutamistehe täisarvude hulgas alati võimalik – iga kahe täisarvu vahe on alati täisarv.
Täisarvud liigituvad paaris- ja paarituteks arvudeks. Täisarvu, mis jagub kahega, nimetatakse paarisarvuks. Ta on esitatav kujul 2n, kus n ∈ Z. Paaritud, s.t kahega mittejaguvad täisarvud, esituvad aga kujul 2n + 1, kus n ∈ Z.
Ülesanne 2. Täisarvud
Nr. | a | b | a + b | a · b | a – b | a : b |
1. | 3 | 7 | 10 | 21 | –4 | |
2. | ||||||
3. | ||||||
4. | ||||||
5. | ||||||
6. |
Äsja lahendatud ülesandes selgus, et täisarvude jagatis pole alati täisarv. Kui arv a jagub arvuga b (b ≠ 0), siis on jagatiseks täisarv, vastasel juhul murdarv . Kui a ja b on samamärgilised, siis on see murd positiivne, kui erimärgilised, siis negatiivne.
Laiendades täisarvude hulka murdarvudega, saame uue arvuhulga, kus on alati võimalik ka jagamistehe (v.a jagamine nulliga). Kõik täisarvud ning positiivsed ja negatiivsed murdarvud kokku moodustavad ratsionaalarvude hulga Q. (joon. 1.2).
|
Kuna iga täisarvu saab avaldada jagatisena
ratsionaalarvuks nimetatakse arvu, mis avaldub jagatisena , kus a ∈ Z, b ∈ Z ja b ≠ 0.
Murdudega seoses oleme kasutanud veel järgmisi mõisteid:
harilik murd: (a ∈ N, b ∈ N ja b ≠ 0),
lihtmurd: (a ∈ N, b ∈ N, b ≠ 0 ja a < b),
liigmurd: (a ∈ N, b ∈ N, b ≠ 0 ja a ≥ b),
segaarv: naturaalarvu ja lihtmurru summa:
kümnendmurd: murd, mis on kirjutatud koma abil, kus esimene number pärast koma tähendab kümnendikke, teine sajandikke, jne:
Ühte ja sama arvu võib esitada mitmel erineval kujul:
Iga ratsionaalarvu saab esitada kümnendmurruna, kui jagada lugeja nimetajaga. Siin esineb kaks erinevat olukorda:
- Ühel juhul tekib lõplik kümnendmurd:
- Teisel juhul hakkab jagamisel mingi jääk korduma ja tekib lõpmatu perioodiline kümnendmurd:
Et ka lõplikku kümnendmurdu on võimalik esitada lõpmatuna ja perioodilisena (1,275 = 1,27500… = 1,275(0)), siis võime öelda:
iga ratsionaalarv avaldub lõpmatu perioodilise kümnendmurruna.
Kehtib ka vastupidine väide:
iga lõpmatu perioodiline kümnendmurd esitab ratsionaalarvu.
Näide.
Avaldame lõpmatu perioodilise kümnendmurru x = 1,2(43) kahe täisarvu jagatisena.
a ja on teineteise pöördarvud.
Ülesanded A
Ülesanne 3. Naturaal-, täis- ja ratsionaalarvud
Ülesanne 4. Murrud
Ülesanne 5. Naturaal-, täis- ja ratsionaalarvud
- naturaalarvud;
- täisarvud ega harilikud murrud;
- täisarvud;
- naturaalarvud ega kümnendmurrud.
Ülesanne 6. Naturaal-, täis- ja ratsionaalarvud
- ei ole täisarvud;
- ei ole positiivsed täisarvud;
- on ratsionaalarvud;
- on täisarvud.
Ülesanne 7. Naturaal-, täis- ja ratsionaalarvud
- Iga naturaalarv on täisarv.
- Iga ratsionaalarv on täisarv.
- Iga täisarv pole ratsionaalarv.
- Iga naturaalarv on positiivne.
- Leidub ratsionaalarve, mis pole täisarvud.
- Leidub naturaalarve, mis pole ratsionaalarvud.
- Leidub täisarve, mis on naturaalarvud.
- Leidub naturaalarv, mis pole positiivne.
- Iga harilik murd on täisarv.
- Iga naturaalarv on esitatav hariliku murruna.
- Leidub harilikke murde, mis on täisarvud.
- Leidub lihtmurd, mis on naturaalarv.
Ülesanne 8. Vastandarvud ja pöördarvud
Ülesanne 9. Hariliku murru avaldamine kümnendmurruna
=
=
=
=
=
=
Ülesanne 10. Kümnendmurru avaldamine kahe täisarvu jagatisena
Ülesanded B
Ülesanne 11. Lõplik kümnendmurd või lõpmatu kümnendmurd?
|
- Põhjendage punktis 2 püstitatud hüpotees. Uurige selleks järgnevat näidet:
\frac{3}{40} =\frac{3}{2\cdot2\cdot2\cdot5} =\frac{3\cdot5\cdot5}{2\cdot5\cdot2\cdot5\cdot2\cdot5} =\frac{75}{1000} =0,075
Ülesanne 12. Kümnendmurru avaldamine kahe täisarvu jagatisena
0,(7) =
0,(76) =
0,(765) =
Sõnastage reegel analoogiliste lõpmatute perioodiliste kümnendmurdude teisendamiseks harilikeks murdudeks.
Ülesanne 13. Kümnendmurru avaldamine kahe täisarvu jagatisena
0,2(5) =
0,2(54) =
0,2(543) =
0,12(54) =
Sõnastage reegel analoogiliste kümnendmurdude teisendamiseks harilikeks murdudeks.