Натуральный ряд: следующее и предыдущее число, нуль и бесконечность
В уроке «Натуральные числа и действия с ними» вы узнали, какие числа называют натуральными. Сегодня представим натуральные числа как ленту с отметками и разберем, как найти следующее и предыдущее число, сколько чисел стоит между двумя данными, почему нуль не стоит в ряду и почему у ряда нет конца. В последнем разделе выясним, где появились древнейшие записи чисел.
Числа, которыми считают предметы
Начнем с вопроса. Назовите самое большое число, какое вы знаете. А теперь прибавьте к нему 1. Получилось еще большее число? Запомните этот вопрос: ответ на него будет в конце урока.
Когда мы считаем предметы — книги на полке, ступеньки лестницы, — мы называем числа по порядку: один, два, три, четыре. Каждый новый предмет получает следующее число, а последнее названное число показывает, сколько всего предметов.
Представим ленту, на которой через равные промежутки поставлены отметки. Первой отметке дадим число 1, второй — 2, третьей — 3 и так далее. Каждая отметка стоит на один шаг дальше предыдущей. Считая предметы, мы идем по этой ленте: один предмет — одна отметка.
Определение
Натуральные числа — это числа, которые используют при счете предметов: 1, 2, 3, 4, 5 и так далее. Все натуральные числа, записанные по порядку, образуют натуральный ряд.
$$1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5,\ 6,\ \dots$$
Многоточие в записи ряда означает «и так далее»: ряд продолжается. Слово «натуральный» происходит от латинского naturalis — «естественный»: такими числами люди пользуются с тех пор, как начали считать.
Шаг по ленте — это плюс один
Возьмем на ленте отметку 7. Шаг вправо приводит к отметке 8, шаг влево — к отметке 6. Шаг вправо прибавляет 1, шаг влево вычитает 1. У каждого натурального числа есть следующее. Предыдущее натуральное число есть у всех, кроме 1.
Правило
Число, которое стоит в натуральном ряду сразу за данным, называют следующим: оно на 1 больше. Для натурального числа, большего 1, число, которое стоит в ряду сразу перед ним, называют предыдущим: оно на 1 меньше. У числа 1 предыдущего натурального числа нет.
$$7+1=8 \qquad 7-1=6$$
Труднее всего сделать шаг там, где число оканчивается девятками или нулями. Посмотрите на отрезок ленты возле числа 5 000. Шаг от 4 998 к 4 999 меняет только последнюю цифру, а шаг от 4 999 к 5 000 меняет сразу четыре цифры.
Почему так? Прибавляя 1 к цифре 9, получаем 10: в этом разряде пишем 0, а единицу переносим в соседний разряд слева. Если там тоже 9, снова пишем 0 и переносим единицу дальше.
Пример
Задача. Найдите число, следующее за 4 999, и число, предыдущее числу 30 000.
Решение. Следующее число на 1 больше: $4\,999+1$. В единицах $9+1=10$ — пишем 0, переносим 1 в десятки. В десятках снова 9 и перенос — пишем 0, то же в сотнях. В тысячах $4+1=5$. Получаем $5\,000$.
Предыдущее число на 1 меньше: $30\,000-1$. При вычитании 1 из $30\,000$ четыре конечных нуля заменяются девятками, а стоящая перед ними цифра 3 уменьшается до 2. Единицу занимаем у цифры 3 — она становится 2. Каждый нулевой разряд получает 10 и отдает 1 соседу справа, остается 9; в разряде единиц из 10 вычитаем 1 — тоже 9. Получаем $29\,999$. Проверка шагом вправо: $29\,999+1=30\,000$.
Ответ: 5 000 и 29 999.
Обратите внимание
Многозначные числа записывают группами по три цифры справа налево, с пробелом между группами: 4 999, 30 000, 1 000 000. Правая группа — единицы, следующая — тысячи. Если в группе не хватает цифр, пустые места заполняют нулями: «сорок тысяч шестьсот три» записывают как 40 603 — в тысячах 40, в единицах 603. Подробнее о группах-классах — в уроке «Десятичная система счисления. Классы и разряды».
Сколько чисел стоит между двумя отметками
Отметки на ленте помогают считать, не выписывая все числа. Возьмем отметки 18 и 25. Чтобы дойти от 18 до 25, нужно сделать $25-18=7$ шагов. А сколько чисел стоит между ними?
Выпишем: 19, 20, 21, 22, 23, 24 — шесть чисел. Чисел между отметками на одно меньше, чем шагов: последний, седьмой шаг приводит уже на саму отметку 25. Если же считать и сами числа 18 и 25, получится $6+2=8$ чисел — на одно больше, чем шагов.
Правило
Число шагов от меньшего числа ряда до большего равно их разности. Чисел строго между ними на 1 меньше, а от одного до другого включительно — на 1 больше.
$$25-18=7 \qquad 7-1=6 \qquad 7+1=8$$
Пример
Задача. Ученик прочитал книгу с 36-й по 52-ю страницу включительно. Сколько страниц он прочитал?
Решение. От страницы 36 до страницы 52 — $52-36=16$ шагов. Страницы 36 и 52 обе прочитаны, поэтому страниц на одну больше, чем шагов: $16+1=17$.
Проверка на маленьких числах: с 36-й по 38-ю — это страницы 36, 37, 38, то есть 3 страницы, а $38-36+1=3$. Правило работает.
Ответ: 17 страниц.
Лента помогает и сравнивать числа: чем дальше отметка от начала, тем больше число. Из двух натуральных чисел больше то, которое стоит в ряду правее. Число, в записи которого больше цифр, всегда стоит дальше: чтобы дойти до 1 000, нужно пройти все трехзначные числа, поэтому $1\,000 > 999$. Подробнее о знаках сравнения — в уроке «Сравнение натуральных чисел».
Почему нуль не стоит на ленте
Сколько яблок в пустой корзине? Ни одного: ответ — 0. Нуль показывает, что предметов нет. Но считать предметы начинают со слова «один», а не «нуль»: первый предмет получает число 1. Поэтому лента натуральных чисел начинается с отметки 1, а нуль остается перед ней.
Правило
Число 0 не натуральное. Натуральный ряд начинается с числа 1, поэтому у числа 1 нет предыдущего натурального числа.
$$0 \text{ — не натуральное}, \qquad 1 \text{ — первое натуральное}$$
Ошибка
Иксератопс рассуждает: «На линейке перед 1 стоит 0, значит, 0 — первое натуральное число».
Проверим по определению. Мы договорились называть натуральными числа ряда 1, 2, 3, …: первый предмет получает номер 1. Нуль обозначает отсутствие предметов и в этот ряд не входит.
Где сломалось рассуждение: натуральный ряд спутали с линейкой. На линейке нулевая отметка задает начало измерения длины. Лента натуральных чисел считает предметы, и ее отметки начинаются с 1.
При этом нуль очень нужен. Он обозначает «ничего» и помогает записывать числа: в числе 305 нуль показывает, что десятков нет, а в числе 40 603 — что нет единиц тысяч и нет десятков.
Интересный факт: откуда пришел нуль
Скрыть
Правила действий с нулем как с числом впервые описали индийские математики. В книге Брахмагупты, написанной в 628 году, уже есть правила: если к числу прибавить нуль, число не изменится. От индийского знака произошел и наш знак 0. Через арабских ученых нуль попал в Европу.
Почему у ленты нет конца
Вернемся к вопросу из начала урока. Какое бы число вы ни назвали, к нему можно прибавить 1 — сделать еще один шаг по ленте. Получится новое натуральное число, и оно больше названного. Например, за числом 1 000 000 000 (миллиард) идет 1 000 000 001, за ним 1 000 000 002, и так без конца.
Правило
У каждого натурального числа есть следующее — на 1 больше. Поэтому наибольшего натурального числа нет, а натуральных чисел бесконечно много.
$$1\,000\,000\,000+1=1\,000\,000\,001$$
Почему это верно для любого числа, а не только для миллиарда? Прибавить 1 можно к любому числу — правило переноса из второго раздела работает для чисел любой длины. Значит, нельзя назвать число, после которого шагать некуда. Слова «бесконечно много» означают именно это: сколько бы чисел мы ни выписали, всегда найдется следующее.
Ошибка
Иксератопс уверен: «Самое большое число — гугол, единица со ста нулями».
Проверим шагом +1. Прибавим к гуголу единицу: получится число, в котором после единицы стоят 99 нулей и снова единица. Это тоже натуральное число, и оно больше гугола.
Где сломалось рассуждение: у большого числа есть свое название, но название не делает число последним. Гугол — одна из отметок ленты, за ней идут следующие.
Где записали первые числа
Считать люди умели задолго до цифр: на пальцах, камешками, зарубками на палках. Древнейшие известные записи чисел сделаны около 5 000 лет назад в Междуречье — на землях, где позже возник Вавилон, — и в Древнем Египте.
В Вавилоне писали заостренной палочкой на сырой глине: вертикальный клин означал 1, уголок — 10. Число 23 записывали двумя уголками и тремя клиньями. Египтяне рисовали иероглифы: черта — 1, дуга — 10, моток веревки — 100, цветок лотоса — 1 000. Число 1 324 — это один лотос, три мотка, две дуги и четыре черты.
Ошибка
Иксератопс говорит: «Числа придумали древние греки».
Проверим по датам. Греческие ученые Пифагор и Евклид жили около 2 600 и 2 300 лет назад. Первые записи чисел в Междуречье и Египте старше примерно на 2 500 лет, а египетские и вавилонские задачники — на тысячу с лишним лет.
Где сломалось рассуждение: знаменитых греческих математиков приняли за первых. Греки сделали другое важное дело: стали доказывать математические утверждения, а не только вычислять.
| Когда (примерно) | Где | Что появилось |
|---|---|---|
| 5 000 лет назад | Междуречье, Египет | Древнейшие записи чисел |
| 3 800–3 600 лет назад | Вавилон, Египет | Глиняные таблички и папирусы с задачами |
| 2 600–2 300 лет назад | Греция | Пифагор, Евклид: доказательства |
| 1 400 лет назад | Индия | Нуль как число |
Интересный факт: самые большие числа Древнего Египта
Скрыть
На каменной булаве египетского царя Нармера, сделанной около 5 100 лет назад, иероглифами записана военная добыча: 120 000 пленных, 400 000 быков и 1 422 000 коз. Значит, египтяне умели записывать и миллионы: для миллиона был знак — человек с поднятыми руками. А вавилоняне считали шестидесятками; от них идет обычай делить час на 60 минут.
Вывод
Натуральные числа нужны везде, где считают и нумеруют: страницы, места в зале, номера домов. Чтобы вспомнить главное, представьте ленту с отметками.
| Вопрос | Ответ по ленте |
|---|---|
| Какое число натуральное? | То, у которого есть отметка на ленте: 1, 2, 3, … |
| Какое число следующее? | Шаг вправо: на 1 больше |
| Какое число предыдущее? | Шаг влево: на 1 меньше; у 1 предыдущего нет |
| Сколько чисел между двумя? | Разность минус 1; включительно — разность плюс 1 |
| Где нуль? | Перед лентой: 0 не натуральное |
| Есть ли наибольшее число? | Нет: у ленты нет конца, всегда можно шагнуть на +1 |
Часто задаваемые вопросы
Это договоренность. В ряде стран и в части книг по высшей математике нуль включают в натуральные числа. В российской школьной программе натуральный ряд начинается с 1, и в задачах нужно следовать этому.
Нет. Бесконечность — не отметка на ленте и не число натурального ряда. Слова «натуральных чисел бесконечно много» означают, что ряд не кончается: за любым числом есть следующее.
Это числа от 1 до 99 включительно. Шагов от 1 до 99 — $99-1=98$, чисел на одно больше: $98+1=99$.
Нет. Число 2,5 не получается при счете целых предметов: на ленте оно лежало бы между отметками 2 и 3, а не на отметке. С такими числами вы познакомитесь позже.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий