عدد منفی

فهرست علوم
فهرست مباحث ریاضیات
چند جلسه مربوط به مرور اجمالی تاریخ و مباحث ریاضیات
علم حساب
قضیه اساسی حساب



ویکی پدیا

عداد منفی به تمام اعداد حقیقی گفته می‌شود که کوچک‌تر از صفر هستند. اعداد منفی در دستگاه مختصات در سمت چپ صفر قرار دارند. هر عددی که کوچکتر از صفر باشد حتی به اندازه ∋ یک عدد منفی است. اعداد منفی مانند اعداد مثبت و صفر جزء اعداد هستند. به عبارتی می توان اعداد را به سه دسته تقسیم کرد: 1) اعداد مثبت 2) اعداد منفی 3) عدد صفر این اعداد معمولاً معرف ضرر، خسارت، اتلاف، فقر، عدم، ضایعات و فقدان در اندازه هستند. به عنوان مثال بدهی که یک شخص دارد ممکن است به صورت یک دارایی منفی تلقی شده و با عدد منفی نمایش داده شود، برای نمونه می‌گوییم کسی ۴۵۰۰۰- تومان در یک ماه سرمایه‌گذاری کرده‌است. یعنی این اندازه بدهکار است. در کمیت‌ها نیز اعداد منفی به معنای یک افزایش منفی محسوب می‌شوند که به نوعی همان کاهش است. در مورد درجه حرارت نیز اعداد منفی کاربرد زیادی دارند. نشانه اعداد منفی یک علامت منفی - است. مثلاً «عدد ۳-» یعنی یک مقدار منفی با بزرگی و اندازه عدد ۳ که منفی سه تلفظ می‌شود. به عبارتی، به همان اندازه که صفر از ۳ کوچک‌تر است، به همان اندازه از ۳- بزرگ‌تر است.

    −۳ <۰ <۳

اعداد حقیقی یا منفی هستند یا مثبت یا صفر. در ریاضیات به اعداد مثبت، اعداد طبیعی و به مجموعه اعداد طبیعی، صفر و اعداد منفی، اعداد حقیقی می‌گویند. اعداد منفی در هر جایی معنی پیدا نمی کنند مانند حجم، وزن و طول. منتهی بنا به تعریفی جدید ما می توانیم سطح زمین را صفر در نظر گرفته بالاتر از سطح زمین را ارتفاع مثبت و پایین تر از سطح زمین را ارتفاع منفی در نظر بگیریم. در این حالت ما ارتفاع صفر و ارتفاع منفی را خواهیم داشت.

 

 

تاریخ عددهای منفی

مفهوم عددهای منفی با حدس‌وگمان به سده اول پیش از میلاد بازمی‌گردد که توسط هندی‌ها کشف شد. هندی‌ها عدد منفی را؛ یعنی عددی که کمتر از صفر بود «وام یا قرض» می‌نامیدند و مقدار مثبت عدد را «دارایی». برخی ریاضی‌دانان ایرانی هم از این دو اصطلاح برای بیان عدد استفاده می‌کردند، اما به‌طورکلی ریاضی‌دانان ایرانیِ هم‌دوره هندی‌ها فقط به جواب مثبت معادله می‌اندیشیدند. ریاضی‌دانان اروپایی هم در سده‌های 15 و 17 هم اغلب به جواب منفی معادلات بی‌توجه بودند، ازجمله فرانسوا ویت، ریاضی‌دان فرانسوی که جواب منفی را «بی‌معنا» می‌دانست. اعداد منفی تنها زمانی مورد قبول عام قرار گرفتند که سرچشمه واقعی آنها پیدا شد. البته دانشمندان یک‌باره و به‌سرعت به خاستگاه اعداد منفی پی نبردند و برای رسیدن به این مرحله دشواری‌های علمی زیادی را سپری کردند.

یکی از روش‌های تفسیر مقدارهای مثبت و منفی را هندی‌ها یافتند که بسیار هم طبیعی بود. هندی‌ها با دو مفهوم دارایی و قرض و بدون تجزیه‌‌وتحلیل علمیِ ریاضی، عمل روی اعداد منفی را آغاز کردند؛ برای مثال براهما گوپتا یکی از ریاضی‌دانان و اخترشناسان نامور هندی بود که در کتاب خود با نام «بازبینی دستگاه‌های برهما» نوشته‌شده به سال ۶۲۸ میلادی چنین می‌گوید: «مجموع دو دارایی، دارایی است و مجموع دو قرض، قرض است مجموع دارایی و قرض تفاضل است و اگر با هم برابر باشند، صفر است. مجموع صفر و دارایی، دارایی است و مجموع صفر و قرض، قرض است. مجموع دو صفر برابر صفر است». او ادامه می‌دهد: «وقتی کوچک‌تر را از بزرگ‌تر کم کنیم، از دارایی، دارایی به دست می‌آید و از قرض، قرض حاصل می‌شود، ولی اگر بزرگ را از کوچک کم کنیم، از دارایی به قرض و از قرض به دارایی می‌رسیم. وقتی دارایی را از صفر کم کنیم، قرض و وقتی قرض را از صفر کم کنیم، دارایی به دست می‌آید». یکی دیگر از ریاضی‌دانان هندی به نام بهاسکارا-آکاریا که به سال ۱۱۴ میلادی زاده شده، اما تاریخ مرگ وی نامعلوم است، بیشتر وقت خود را صرف فهم اعداد منفی کرد. پسوند آکاریا در کنار نام او به معنای «دانشمند» است. او به سال ۱۱۵۰ میلادی کتابی را با عنوان «تاج دستگاه‌ها» نوشت. بهاسکارا در این کتاب چنین نوشته است: «حاصلضرب دو دارایی یا دو قرض برابر است با دارایی. نتیجه ضرب دارایی در قرض عبارت است از زیان. در تقسیم هم همین نتیجه به دست می‌آید. مربع دارایی یا قرض، برابر دارایی است. دارایی دارای دو ریشه دوم است؛ یکی دارایی است و دیگری قرض». ریاضی‌دانان ایتالیایی سده شانزدهم، ازجمله پاچیولو، تارتاگلیا و فه‌رو، اگرچه از قانون علامت‌ها در عمل استفاده می‌کردند؛ اما علامت منفی را تنها به‌عنوان نماد تفریق در نظر داشتند و نه به‌ صورت عددهای منفی. در میان اروپایی‌ها نخستین کسی که ریشه‌های مثبت معادله را در کنار ریشه‌های منفی آن به‌ حساب آورد، کاردان، ریاضی‌دان ایتالیایی بود. او ریشه‌های منفی را ساختگی و بدلی نامید. کاردان با این نام‌گذاری می‌خواست بگوید که ریشه‌های منفی قابل توجیه نیستند. ریاضی‌دانان آلمانی هم هم‌زمان با همتایان ایتالیایی خود در سده شانزدهم استفاده از اعداد منفی را آغاز کردند؛ برای نمونه شتیفل، ریاضی‌دان آلمانی، در کتاب «حساب» خود با پیروی از قانون علامت‌ها در عمل‌های جبری، به فراوانی از عددهای منفی استفاده می‌کند. شتیفل درباره‌اش چنین نوشته است: «عمل‌های جبری روی این عددها درواقع منجر به نتیجه‌ای شگفت می‌شود. ما ناچاریم از اعداد کمتر از صفر یا کمتر از هیچ، استفاده کنیم». در کنار هواداران عددهای منفی، مخالفان هم وجود داشتند. فرانسوا ویت، ریاضی‌دان فرانسوی، ازجمله ریاضی‌دانانی بود که عددهای منفی را نه به رسمیت شناخت و نه درصدد استفاده از آن برآمد. توجیه امروزی عددهای منفی به‌عنوان پاره‌خط جهت‌دار در سده هفدهم میلادی ارائه شد که بیش از همه در نوشته‌های ریاضی برجای‌مانده از دو ریاضی‌دان به چشم می‌خورد. نخستین نفر ژیرار، ریاضی‌دان هلندی متولد ۱۵۹۵ و متوفی به سال ۱۶۳۴ است و نفر بعدی ریاضی‌دان و فیلسوف فرانسوی، رنه دکارت نامدار است که سهمی مهم در پیشبرد ریاضیات دارد. امروز از عددهای منفی در رسم منحنی‌ها و در تمام زیرشاخه‌های ریاضی استفاده می‌شود. آنچه را که ریاضی‌دانان سده‌های پیشین به آن با دیده تردید نگاه می‌کردند و آن را بی‌معنی می‌خواندند، امروزه دانش‌آموزان در مقطع ابتدایی با آن آشنا می‌شوند و مفهوم و کاربرد اعداد منفی را یاد می‌گیرند. حالا دیگر هر دانش‌آموز مدرسه وقتی می‌خواهد محور مختصات یا دستگاه مختصات بکشد، می‌داند که محورها یا دستگاه مختصات در نقطه صفر به دو بخش تقسیم می‌شود. سمت راست اعداد مثبت است و سمت چپ اعداد منفی.

 

 

 

***********************

وبلاگ اعداد منفی بزرگ تر از صفر هستند

اعدادمنفی

به نام الله
وقتی اعداد منفی توسط هندیها شکل گرفت  آنها را کوچکتر از صفر به کار بردند .(ولی ریاضی آن نیست که ما تعریف می کنیم این ریاضی است که ماهیتش را خودش تعیین می کند) وآنها را قرض محسوب کردند
حال ببینیم در روی محور مختصات به چه شکلی در می آید.


<-----------------------------------5----4-----3------2------1------0------1------2-------3--------4------------------->


این مدل که در مورد اعدادمنفی ومثبت می باشد خیلی در ریاضیات کاربرد داشت اما ایراداتی هم داشت
ایراد اول :نمی توانست توضیح دهد   2-1=1-   چون اگر روی نمودار بخواهیم نشان دهیم باید در مدل بالایی بنویسیم  1-=(1-)+1-1چون در طرف منفی جهت بردار با جهت عملیات (منظور از عملیات جمع وتفریق است)یکی می شود یعنی در واقع جمع شده نه تفریق
ایراد دوم:در کاربردها داشتیم که اعداد از صفربه سمت اعدادکوچکتر منفی حرکت می کنند ولی نمودار این قضیه را نشان نمی داد   لذا مدل 2 را به شکل زیر ارایه دادند




<---------------------5----4-----3------2------1------0------1------2------3---------------منفی بی نهایت



بابه کاربردن این مدل ایرادات اعدادمنفی که در بالا اشاره کردیم منتفی شد چون به خوبی جملات 2-1یا10-3وغیره را به خوبی توجیه می کرد
اما این مدل هم دارای ایراد است زیرا سمت اعدادمنفی به سوی منفی بی نهایت است نه سمت اعدادمثبت.
در این مدل اعدادمنفی را قرض فرض نمی کنند بلکه دارایی منفی تلقی می کنند .بزرگترین ایرادی که این مدل داره برای صفر کمیت دادندیعنی صفر از منهای بی نهایت شروع می شود وتاصفر ادامه دارد .
من طرفدار هندیها هستم ومعتقدم که اعدادمنفی همان قرض هستند .
اگر اعداد (3+)و(3-) را در نظر بگیریم از نظر مقدار یا اندازه برابر واز نظر جهت باهم عکس هم هستند.
از عدد صفر نمی توانیم عددی را کم کنیم
مثال :  ؟=1-0     این تفریق به نظر من غیر ممکنه زیرا از عدد صفر نمی توانیم یکی کم کنیم ولی این مسأله به این شکل صحیح است      ؟=(1-)+(0-)  که (0-)=(0+)
واینجانست که نقش منفی صفر روشن می شود .
همانطر که مشاهده می کنیم یه کمیتی به صفر اضافه شده وروشن است که این مقدار بزرگتر از صفر است.
وبر خلاف آنکه می گیم یکی از صفر کم کردیم .باید بگوییم به صفر اضافه کردیم
 
 

دلیل اول

به نظر من کمترین اعداد فقط وفقط صفر است

 

بنا به اصل اقلیدس جزء از کل کوچکتر است .بنابراین مجموع دو عدد منفی باید از تک تک اعداد جزءبزرگتر باشد.

مثال:(1-)+(2-)=(3-)

در مثال بالا عدد (3-)کل و اعداد (1-)و(2-) جزء محسوب می شوند پس 3->1-     و  3->2- است

نظر بدید.

 

تعریف اعدادمنفی

 



بهترین تعریف اعدادمنفی که امروزه هم بکار می رود توسط دودانشمندریاضیدان (زیرا هلندی و دکارت فرانسوی )بود

 

ایشان اعدادمنفی را به صورت پاره خطهای جهت دار تعریف کرده اند.

امروزه از اعدادمنفی در رسم منحنی ها استفاده می شود.

اعدادمثبت به تمام اعدادی اطلاق می شود که بزرگتر یا مساوی مثبت صفر است.   0+

واعدادمنفی به تمام اعدادی اطلاق می شود که بزرگتر یا مساوی صفر منفی است.   0-

1)در نامتساوی b>a  اگر هردو مثبت باشند .در آن صورت به طرفین  هرمقدار عدد می توانیم اضافه کنیم

ولی به اندازه صفرتا خود aمی توانیم کم کنیم

مابین aوb  مجازنیستیم .

واگر بیشتر یا مساوی bازطرفین کم کنیم علامت نامتساوی عوض می شود

(واضحه که در تفریق طرفین محدودیت داریم.در روی محور مختصات هم داریم

(1-)+(1+)-(1+)=(2+)-(1+)

یعنی وقتی به صفر می رسیم علامت تفریق به جمع تبدیل می شود)

2)اگر b>a وهردو منفی باشند.در جمع طرفین به اعدادمنفی محدودیتی وجود ندارد

وجمع آنها مابین صفروa است .    مابین aوbمجازنیستیم

واگر مقدارش برابرbیابزرگتر از آن باشد جهت نامساوی باید عوض شود

مثال1: اگر  5>3              2-5>2-3                      3-5>3-3                          4-5>4-3 غیرمجاز

 مثال 2: اگر 5->3-               (2-)-5->(2-)-3          (3-)-5>(3-)-3-                (4-)-5->(4-)-3-غیرمجاز

(6-)-5-<(6-)-3- جهت عوض شده

3)در ضرب وتقسیم طرفین به اعدادمنفی ومثبت جهت نامتساوی عوض نمی شود

وَمِنْ کُلِّ شَیْءٍ خَلَقْنَا زَوْجَیْنِ لَعَلَّکُمْ تَذَکَّرُونَ

ما از هر چیز دو جفت آفریدیم تا پندبگیرید

وازاین آیه هم در می یابیم که صفرهم ،شامل صفر منفی ومثبت است

 

پاسخ به سوالات شما

ضمن عرض سلام خدمت شما دوستان عزیز برای این که به سوالات شما پاسخ دهیم در قسمت نظرات سوال خود را مطرح نمایید تا جوابگو باشیم

 

سوال1 :بااین تعریف اعدادمنفی روی محور مختصات چطوری نمایش داده می شود

جواب1 :

<---------------------------------4-----3-----2------1-------0------1-----2------3-------4------------------------------->

نظر من اینه که از صفرنمی توانیم عددی را کم کنیم بلکه باید به آن اضافه کنیم    مثل   (1-)+0    یا (9-)+2

همانطور که اگر به بی نهایت عددی را جمع کنیم تاثیری ندارد      بی نهایت =بی نهایت +1

بی نهایت =بی نهایت +بی نهایت      وغیره  

از صفر عددی را کم کنیم باز صفر می شود واگر اصرا کنیم مفهوم اعداد از بین می رود

 

عدم پذیرش اعدادمنفی

اعدادمنفی در طول سالیان تغییر یافته وامروزه از ان نه بعنوان قرض بلکه  دارایی منفی یاد می کنند .با این وجود چون اکثرا در سنین پایین این درس را می خونند لذا زود باور می کنند .

 

ولی همان محدودیتی که ما احساس می کنیم ریاضی هم به آن محدودیتها (البته با کمی دقت)اشاره می کند

حال ببینیم این محدودیتها چی هستند 1)ما همه می دانیم که صفر کمترین عدد است ومی دانیم که از صفر نمی شه عددی را کم کردولی چون پای اعدادمنفی است وفکر می کنیم که می شه کم کرد لذا من از طریق ریاضی ثابت کرده ام که نمی شه از صفر عددی را کم کرد بلکه باید به آن بیفزاییم.

وقتی 2-1یا 3-1 یا 5-2   وغیره را بکار می بریم در واقع  محورمختصات زیر را در نظر گرفته ایم

<----------------------------3-----2-----1------0-----1------2-------3---------------<-----------------<--------------

در واقع به صفر بعد بی نهایت داده ایم ومی دانیم که صفر بدون بعد است .

برای همین است که صفر بزرگترین عدد منفیها شده .در واقع اشتباه ما بوده

وقتی می نویسیم که 1-=2-1 در واقع  مفاهیم اعدادفرق می کنه مفهوم یک در این جمله به مقدار دواست

مقدار صفر در این جمله یک است .(تاکید می کنم در این جمله اینطوری می شود)ومفهوم منهای یک به همان مفهومی که صفر را تعرف کردیم.

بردار مختصات پایین به خوبی این مفاهیم را ثابت می کند.اصلا تعریف اعدادمنفی به کلی ازبین می رود.جهت اعدادمنفی را نگاه کنید متوجه می شوید.

 

                                                                       ---------------------->                                                                                    

<-------------------------------------4-------3---------2---------1---------0-----<----1-

 

کاربرداول اعدادمنفی

اعدادمنفی در ریاضیات کاربردهای زیادی دارد وامیدوارم با تعریف جدید بر کاربردهای آن افزوده شود.

 

کاربرد اول :در مورد دما ما اعدادمثبت را گرما واعدادمنفی را سرما فرض می کنیم مثلا 10+یعنی این که هوا 20 درجه گرمتر از صفر درجه است.

ودر مورد (10-)اینکه هوا ده درجه سردتر از صفر می باشدیعنی بر سردی هوا افزوده شده است .

 

هر چقدر هوا در محور مختصات از صفر به سمت اعدادمنفی بزرگتر سوق پیدا می کند می گوییم هوا سردتر شده است.

هرچقدر هوا در محور مختصات از صفربه سمت اعدادمثبت بزرگتر سوق پیدا کند می گوییم هوا گرمتر شده است.

 

کاربرد دوم اعدادمنفی

با تعریف کنونی هر چیزی که متضاد داشته با شه می توانیم اعدادمنفی ومثبت درنظر بگیریم

 

بدهی ودارایی-اجسام وتصویر آنها(آینه روی صفرقرار داردوتصاویر عکس جسم هستند)-ارتفاع وعمق  -نور  وتاریکی-وهرچیزی که بشه جهتی قایل شده . بخصوص در نظرسنجی ها که با علامت منفی ومثبت در نظر گرفته شده با افزایش منفی می گوییم آرا،منفی بیشتر شده .

در ماده وضدماده بر خلا ف انتظار ما ماده-پادماده همدیگر را نابود نمی کنند 

در نهایت ماده - پاد ماده‌ای که ما می‌شناسیم در هم ادغام و ذرات جدید را پدیدار می‌کنند و در هر حال نابودی در کار نمی‌باشد بلکه همواره تبدیلاتی از ذرات روی میدهد .

ایراد دیگر اعداد منفی

طبق تعریف :       (3-)<(3+)

 

اگرباز  بنویسیم که:  (3-)<(3+)

حالا اگر طرفین مثبت که بزرگتر هستند به هم و اعداد منفی که کوچکتر هستند را به هم ضرب کنیم

نتیجه به شکل زیر است

(9+)<(9+)

به یک تناقض برخورد می کنیم .موارد اینچنینی زیاد است شما هم می توانید آنها را پیدا کنید.

در این کار ما مجاز هستیم وهیچ کار اشتباهی نمی کنیم طرفین زیاد را به هم وطرفین کوچک را به هم ضزب  کرده ایم.

قضاوت با شما

نظر یادتون نره

آیا می توانیم از صفر عددی را کم کنیم؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟

سلام

 

من در بیشتر انجمنها این بحث را کرده ام که آیا می توانیم از صفر عددی را کم کنیم.

اگر می توانیم کم کنیم دیگر آن صفری که ما می شناسیم نیست .در واقع تعریف صفر از بین رفته .صفرکوچکترین عدد است.حال اگر بتوانیم از آن عددی را کم کنیم .پس باید دنبال یه عددی بگردیم که کوچکترین عدد است.

ماده-پادماده

امروزه دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که ماده وپاد ماده همدیگر را نابود نمی کنند بلکه در هم ادغام وذرات جدیدی را بوجود می آورند.

 

در هر حال نابودی در کار نیست بلکه همواره تبدیلاتی از ذرات روی می دهد.

پس نتیجه می گیریم که مجموع اعدادمنفی با اعدادمثبت صفرنیست بلکه بزرگتر از صفر است

پس 1->0

1>0

درنتیجه   0<(1)+(1-)



****************
ارسال شده توسط:
حسن خ
Monday - 25/3/2024 - 14:13

study

When did negative numbers get invented?

Negative numbers were first mentioned in China around 200 BCE. Sometime around A.D. 300, a mathematician named Diophantus stated that an answer to an equation such as 2x + 20 = 12 would be illogical. The answer would be a negative number and that didn't make sense.

What year were negative numbers taught?

In the seventh century, an Indian mathematician named Brahmagupta is said to be the first to write rules for negative numbers. He wrote about negative numbers in addition, subtraction, multiplication, and division.

Did the Romans have negative numbers?

The Romans did not have negative numbers. They had symbols for positive numbers like V and X but no symbol for zero or negative numbers.

In what century were negative numbers finally accepted?

Even though negative numbers had been spoken about for many years, they were finally accepted into our number system in the 19th century.

 

 

The History of Negative Numbers

Although the first set of rules for dealing with negative numbers was stated in the 7th century by the Indian mathematician Brahmagupta, it is surprising that in 1758 the British mathematician Francis Maseres was claiming that negative numbers
"... darken the very whole doctrines of the equations and make dark of the things which are in their nature excessively obvious and simple" .
 
Maseres and his contemporary, William Friend took the view that negative numbers did not exist. However, other mathematicians around the same time had decided that negative numbers could be used as long as they had been eliminated during the calculations where they appeared.
 
 
 
 
It was not until the 19th century when British mathematicians like De Morgan, Peacock, and others, began to investigate the 'laws of arithmetic' in terms of logical definitions that the problem of negative numbers was finally sorted out.
 

However, there were references to negative numbers far earlier...

Chinese representaiton of negative numbers In 200 BCE the Chinese number rod system (see note1 below) represented positive numbers in Red and Negative numbers in black. An article describing this system can be found here . These were used for commercial and tax calculations where the black cancelled out the red. The amount sold was positive (because of receiving money) and the amount spent in purchasing something was negative (because of paying out); so a money balance was positive, and a deficit negative.
 
The concept also appeared in Astronomy where the ideas of 'strong' and 'weak' were used for approximating a number from above or below. For example approaching 5 from above means for example, starting with 5.2 you can find better approximations 5.1, 5.05, 5.025. Thus 5.025 was called a 'strong' approximation and a number like 4.9 'weak'. So 'strong' numbers were called positive and 'weak' numbers negative

In India , negative numbers did not appear until about 620 CE in the work of Brahmagupta (598 - 670) who used the ideas of 'fortunes' and 'debts' for positive and negative. By this time a system based on place-value was established in India, with zero being used in the Indian number sytem. Brahmagupta used a special sign for negatives and stated the rules for dealing with positive and negative quantities as follows:
A debt minus zero is a debt.
A fortune minus zero is a fortune.
Zero minus zero is a zero.
A debt subtracted from zero is a fortune.
A fortune subtracted from zero is a debt.
The product of zero multiplied by a debt or fortune is zero.
The product of zero multiplied by zero is zero.
The product or quotient of two fortunes is one fortune.
The product or quotient of two debts is one fortune.
The product or quotient of a debt and a fortune is a debt.
The product or quotient of a fortune and a debt is a debt.
 

The conflict between geometry and algebra

The ancient Greeks did not really address the problem of negative numbers, because their mathematics was founded on geometrical ideas. Lengths, areas, and volumes resulting from geometrical constructions necessarily all had to be positive. Their proofs consisted of logical arguments based on the idea of magnitude. Magnitudes were represented by a line or an area, and not by a number (like 4.3 metres or 26.5 cubic centimetres). In this way they could deal with 'awkward' numbers like square roots by representing them as a line. For example, you can draw the diagonal of a square without having to measure it (see note 2 below).


About 300 CE, the Alexandrian mathematician Diophantus (200 - c.284 CE) wrote his Arithmetica , a collection of problems where he developed a series of symbols to represent the 'unknown' in a problem, and powers of numbers. He dealt with what we now call linear and quadratic equations. In one problem Diophantus wrote the equivalent of 4 = 4x + 20 which would give a negative result, and he called this result 'absurd'.

In the 9th century in Baghdad Al - Khwarizmi (c.780 - c.850 CE) presented six standard forms for linear or quadratic equations and produced solutions using algebraic methods and geometrical diagrams. In his algebraic methodshe acknowledged that he derived ideas from the work of Brahmagupta and therefore was happy with the notion of negative numbers. However, his geometrical models (based on the work of Greek mathematicians) persuaded him that negative results were meaningless (how can you have a negative square?). In a separate treatise on the laws of inheritance, Al-Khwarizmi represents negative quantities as debts.

In the 10th century Abul -Wafa (940-998 CE) used negative numbers to represent a debt in his work on 'what is necessary from the science of arithmetic for scribes and businessmen'?. This seems to be the only place where negative numbers have been found in medieval Arabic mathematics. Abul-Wafa gives a general rule and gives a special case where subtraction of 5 from 3 gives a "debt" of 2. He then multiples this by 10 to obtain a "debt" of 20, which when added to a 'fortune' of 35 gives 15.

In the 12th century Al - Samawal (1130 - 1180) had produced an algebra where he stated that:
  • if we subtract a positive number from an 'empty power', the same negative number remains,
  • if we subtract the negative number from an 'empty power', the same positive number remains,
  • the product of a negative number by a positive number is negative, and by a negative number is positive.
Negative numbers did not begin to appear in Europe until the 15th century when scholars began to study and translate the ancient texts that had been recovered from Islamic and Byzantine sources. This began a process of building on ideas that had gone before, and the major spur to the development in mathematics was the problem of solving quadratic and cubic equations.
 
As we have seen, practical applications of mathematics often motivate new ideas and the negative number concept was kept alive as a useful device by the Franciscan friar Luca Pacioli (1445 - 1517) in his Summa published in 1494, where he is credited with inventing double entry book-keeping.

Solving equations

The story of the solution of equations begins in Italy in the 16th century (see note 3 below). This story is full of intrigue and deception because methods of solution were kept secret. The issue which caused most consternation at the time was the meaning of 1. In fact, Cardano (1501 - 1576) in his Ars Magna of 1545 had to solve a problem where 15 appeared.

Cardano found a sensible answer (see note 4 below) by working through the algorithm, but he called these numbers 'ficticious' because not only did they disappear during the calculation, but they did not seem to have any real meaning. However, by 1572, the Italian engineer, Bombelli (1526 - 1572) had provided the correct rules for working with these 'imaginary' numbers(see note 5 below).
 
In the 17th and 18th century, while they might not have been comfortable with their 'meaning' many mathematicians were routinely working with negative and imaginary numbers in the theory of equations and in the development of the calculus.
 
 
 
 
 
 
 
The English mathematician, John Wallis (1616 - 1703) is credited with giving some meaning to negative numbers by inventing the number line, and in the early 18th century a controversy ensued between Leibniz, Johan Bernoulli, Euler and d'Alembert about whether log(x) was the same as Log(x).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

By the beginning of the 19th century Caspar Wessel (1745 - 1818) and Jean Argand (1768 - 1822) had produced different mathematical representations of 'imaginary'numbers, and around the same time Augustus De Morgan (1806 - 1871), George Peacock (1791 - 1858) William Hamilton (1805 - 1865) and others began to work on the 'logic'of arithmetic and algebra and a clearer definition of negative numbers, imaginary quantities, and the nature of the operations on them began to emerge.
 
Negative numbers and imaginaries are now built into the mathematical models of the physical world of science, engineering and the commercial world.
 
There are many applications of negative numbers today in banking, commodity markets, electrical engineering, and anywhere we use a frame of reference as in coordinate geometry, or relativity theory.
 
Pedagogical Note:
 
 
 
It seems that the problems that people had (and now have - see the Lottery incident ) in understanding the use of negative numbers concerns:
  • the difference between the operation of subtraction and the object (a negative number), since the same sign is used for both
  • the language involved like 'minus minus 3' as opposed to 'subtract negative 3'
  • separating the physical model or analogy (be it profit/loss or rise/fall in temperature or rotation/direction in the plane) from the rules of operating on the entities.

References

English Mathematicians
Francis Maseres (1731 - 1824)
A dissertation on the use of the negative sign in algebra. (1758)
Fellow of Clare College Cambridge and Fellow of the Royal Society

William Frend
Principles of Algebra (1796)
Printed by J. Davis, for G. G. and J. Robinson, Paternoster Row

Other Sources
Berggen, J.L. (1986) Episodes in the Mathematics of Mediaeval Islam . Springer-Verlag N.Y. andBerlin.

Menninger, K. (1969) Number Words and Number Symbols . M.I.T. Press Cambridge, Mass. andLondon.

Schubring, G. (2005) Conflicts Between Generalization, Rigor, and Intuition: Number Concepts Underlying the Development of Analysis in 17 - 19th Century France and Germany . Springer-Verlag N.Y.

Ifrah, G. (1998) The Universal History of Numbers . Harvill Press, London.

Li Yan and Du Shiran (Tr. Crossley, J.N and Lun A. W. ) (1987) Chinese Mathematics: a Concise History . O.U.P. Oxford.

Web References
Mactutor at St Andrews University http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/history/ .

Notes
  1. The counting rod system was certainly in operation in the period (475 - 221 BCE) - called the period of the 'Warring States' [Yan andShiran 1987, 7/8])
  2. In our notation, 2 and 5 occurred when finding the diagonal of a square or constructing the Golden Section.
  3. The period from Pacioli (1494) to Descartes (1637), a period of about 150 years brings the solution of equations to a stage where they could be understood by school pupils today.
  4. In modern notation, Cardano's multiplication was (515)(5+15), and applying the rule for brackets this becomes 2515=40.
  5. Even though mathematicians did not find a suitable representation for negative numbers, it did not prevent them from following the ordinary rules of arithmetic and developing rules for the imaginary numbers as well. This is where the beauty of mathematical invention is not limited by the 'real' world.



























فایل قبلی که این فایل در ارتباط با آن توسط حسن خ ایجاد شده است