整数
各种各样的數 | ||
基本 | ||
N⊆Z⊆Q⊆R⊆C{displaystyle mathbb {N} subseteq mathbb {Z} subseteq mathbb {Q} subseteq mathbb {R} subseteq mathbb {C} }
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延伸 | ||
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其他 | ||
圓周率 π=3.141592653…{displaystyle pi =3.141592653dots } |
整数,是序列{…,−4,−3,−2,−1,0,1,2,3,…}{displaystyle {ldots ,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,ldots }}中所有的数的统称,包括负整数、零(0)与正整数。和自然數一樣,整數也是一個可數的無限集合。這個集合在数学上通常表示粗體Z{displaystyle Z}或Z{displaystyle mathbb {Z} },源于德语单词Zahlen(意为“数”)的首字母。
在代數數論中,這些屬於有理數的一般整數會被稱為有理整數,用以和高斯整數等的概念加以區分。
目录
1 正整数与负整数
2 代数性质
3 有序性质
4 電腦中的整數
5 Z{displaystyle mathbb {Z} }的基數
6 参见
正整数与负整数
整數是一个集合,通常可以分为正整數、零(0)和負整數。正整數(符号:Z+或Z+{displaystyle mathbb {Z} ^{+}})即大於0的整數,是正数与整数的交集。而負整數(符号:Z−{displaystyle Z^{-}}或Z−{displaystyle mathbb {Z} ^{-}})即小於0的整數,是负数与整数的交集。和整數一样,两者都是可數的無限集合。除正整數和負整數外,通常将0與正整數统称为非負整數(符号:Z+0或Z0+{displaystyle mathbb {Z} _{0}^{+}}),而将0與負整數统称为非正整數(符号:Z-0或Z0−{displaystyle mathbb {Z} _{0}^{-}})。在数论中自然数通常被视为与正整數等同,即1,2,3等,但在集合论和计算机科学中自然数则通常是指非负整数,即0,1,2等。
代数性质
下表给出任何整数a,b,c{displaystyle a,b,c}的加法和乘法的基本性质。
性質 | 加法 | 乘法 |
---|---|---|
封闭性 | a+b{displaystyle a+b}是整数 | a×b{displaystyle atimes b}是整数 |
结合律 | a+(b+c)=(a+b)+c{displaystyle a+(b+c)=(a+b)+c} | a×(b×c)=(a×b)×c{displaystyle atimes (btimes c)=(atimes b)times c} |
交换律 | a+b=b+a{displaystyle a+b=b+a} | a×b=b×a{displaystyle atimes b=btimes a} |
存在单位元 | a+0=a{displaystyle a+0=a} | a×1=a{displaystyle atimes 1=a} |
存在逆元 | a+(−a)=0{displaystyle a+(-a)=0} | 在整数集中,只有1或-1对于乘法存在整数逆元,其余整数a{displaystyle a}关于乘法的逆元为1a{displaystyle {frac {1}{a}}},都不为整数。 |
分配律 | a×(b+c)=a×b+a×c{displaystyle atimes (b+c)=atimes b+atimes c} |
全体整数关于加法和乘法形成一个环。环论中的整环、无零因子环和唯一分解域可以看作是整数的抽象化模型。
Z{displaystyle mathbb {Z} }是一个加法循环群,因为任何整数都是若干个1或-1的和。1和-1是Z{displaystyle mathbb {Z} }仅有的两个生成元。每个元素个数为无穷个的循环群都与(Z,+){displaystyle (mathbb {Z} ,+)}同构。
有序性质
Z是一个全序集,没有上界和下界。Z{displaystyle mathbb {Z} }的序列如下:
- …<−2<−1<0<1<2<…{displaystyle ldots <-2<-1<0<1<2<ldots }
一个整数大于零则为正,小于零则为负。零既非正也非负。
整数的序列在代数运算下是可以比较的,表示如下:
- 若a<b{displaystyle a<b}且c<d{displaystyle c<d},则a+c<b+d{displaystyle a+c<b+d}
- 若a<b{displaystyle a<b}且c>0{displaystyle c>0},则a∗c<b∗c{displaystyle a*c<b*c};若c<0{displaystyle c<0},则a∗c>b∗c{displaystyle a*c>b*c}.
整数环是一个欧几里德域。
電腦中的整數
Z{displaystyle mathbb {Z} }的基數
Z{displaystyle mathbb {Z} }的基數(或勢)是ℵ0,與N{displaystyle mathbb {N} }相同。這可以從Z{displaystyle mathbb {Z} }建立一雙射函數到N{displaystyle mathbb {N} }來證明,亦即該函數要同時滿足單射及滿射的條件,例如:
- f(x)={2x+1,if x≥02|x|,if x<0{displaystyle f(x)={begin{cases}2x+1,&{mbox{if }}xgeq 0\2|x|,&{mbox{if }}x<0end{cases}}}
當該函數的定義域僅限於Z{displaystyle mathbb {Z} },則證明Z{displaystyle mathbb {Z} }與N{displaystyle mathbb {N} }可建立一一對應的關係,即兩集等勢。
参见
- 整數數列線上大全
- 超整數
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