在臺灣的數學課程裡,數系是指正整數、整數、有理數、實數等類型的數。 而「數系」的英文理當是 number system。 但是,英文 number system 更通用的意義是 numeral system 的同義詞, 意思是「記數系統」或「數字系統」,的確也可以縮寫成「數系」, 但是跟數學課說的「數系」是兩回事。 中國大陸稱 numeral system 為「數制」。
如果要指稱正整數/自然數、整數、有理數等等類型的數,「集合」是正確的數學語言, 例如:
令 \(\mathbb{N}\) 表示正整數集合。特別要說正整數集合是一個「數系」,言下之意是說它成為一個「系統」, 似乎要強調它的某種封閉性 (closure properties)。 這樣理解也有道理,例如
Let \(\mathbb{N}\) be the set of positive integers.
自然數對加法和乘法運算是封閉的。意思是說自然數相加、相乘的結果仍是自然數:
Natural numbers are closed under addition and multiplication.
The addition and multiplication of two natural numbers will yield a natural number.
相對地,整數對加、減和乘是封閉的,有理數則對加、減、乘、除都是封閉的, 實數也是對加、減、乘、除都封閉。 所以,稱自然數、整數、有理數、實數為「數系」還算有道理, 可是稱無理數為數系就沒道理了。 因為無理數是從實數集合剔除有理數之後「揀剩的」, 所以無理數對任何運算都沒有封閉性:
Irrational numbers are not closed under addition, subtraction, multiplication, and division.
至於「記數系統」則是一套把數寫成數字的符號與規則。 例如十進制 (decimal system) 是一種數系或數制, 它是以十為底的對位記數系統:
The positional system in base ten.它使用十個數碼 (ten digits):0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 搭配位值規則 (place-value notation) 表達任何正整數和有限小數。 同理可以定義以二為底的二進制 (binary system),以及從二進制衍生的八進制 (octal) 和十六進制 (hexadecimal) 記數系統。 在很特殊的情況,數學也用三進位數字 (ternary numeral system)。
並不是所有記數系統都是對位的 (positional),例如羅馬數字就不是對位記數系統:
Roman numerals are not positional.羅馬數字 I 表示壹,但是 II 並不是拾壹,而是貳。
[語音講解:numeral.mp3] |