Kurs ishining tarkibiy tuzilishi:Ish kirish, ikkita bob, boblar boʻyicha xulosalar, umumiy xulosa, foydalanilgan adabiyotlar ro#yxatidan tashkil topgan boʻlib, 48 betdan iborat.
I.BOB. SON TUSHUNCHASINING RIVOJLANISHI 1.1.Son tushunchasining rivojlanishi Son-matematikaning asosiy tushunchalaridan biri bo’lib, kishilarning amaliy ehtiyojlaridan kelib chiqqan.Sonlarning vujudga kelishi va taraqqiyoti tarixi ilk bosqichlarini quyidagicha bayon etish mumkin:
Natural son- buyum va turli narsalarni sanash ehtiyoji tufayli paydo bolgan.
Musbat kasr son-miqdorlarni olchash va taqsimlash ehtiyoji tufayli vujudga kelgan.
Manfiy kasr sonlar-matematikaning oz ehtiyojlari, yani algebraik tenglamalarni yechish va nazariy asoslash ehtiyojlari sababli yaratilgan.
Nol soni manfiy sonlarning kiritilishi tufayli paydo bolgan.
Bu royxatni davom ettirish mumkin, lekin biz yuqorida tilga olingan sonlardan song vujudga kelgan irrasional sonlar tarixi xaqida malumotlarni bayon etishga kirishamiz.
Pifagor maktabida (miloddan avvalgi V asr) rasional sonlar har qanday kesmalarni aniq olchash uchun yetarli emasligi isbotlangan, olchovdosh bolmagan kesmalar, mavjudligi isbotlangan. Masalan, yuzi 2 ga teng kvadratning tomoni uning diagonali bilan olchovdosh emasligi Ye v k l i d n i n g «Negizlar» 10-kitobida qarama-qarshisidan faraz qilish yuli bilan isbotlanadi.
Bu kashfiyot Pifagor talimotiga zid edi, chunki ularning fikricha har "qanday miqdorni butun sonlar va ularning nisbatlari orqali ifodalash mumkin. Dastlab, uni sir saqlashga intildilar.
Pifagorchi Gippas Metapontskiy (molod. avv. V asr) ishini davom ettirib, shu asr oxirida Teodor Kerenskiy 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 44, 15, 17 kvadrat birlik yuzga ega bolgan kvadratlarning tomonlari birlik kvadratning tomoni bilan olchovdosh emasligini, yani irrasional ekanligini isbotladi, Teetet esa umumiyrok masalani, yani ixtiyoriy butun N son (toliq kvadrat bolmagan) uchun sonning irrasionalligini asosladi.
Cheksiz kop kesma va geometrik miqdorlarni butun va kasr sonlar yordamida olchab bolmasligini anglagan pifagorchilar geometriya va algebrani sonlar haqidagi talimot yordamida emas, balki geometriyaning ozi yordamida asoslashga urindilar. Shunday qilib, g ye o m ye t r i k a l g ye b r a yaratildi va rivojlandi, Shu asosda matematiklar butun sonlarni va har qanday miqdorlarni kesmalar, togri tortburchaklar va boshqa shakllar yordamida geometrik ifodalashga kirishdilar.
Arab Sharqi mamlakatlarida VII asrdan boshlab matematika rivojlana bordi. Bu davrda son tushunchasining rivojlanishida Markaziy Osiyolik olimlardan Al-Xorazmiy (783-850), Abu Rayhon Beruniy (973-048), Abu Ali ibn Sino (980-1037), Abu Nasr Forobiy (873-950), Umar Hayyom (1048-1131) va boshqalar muhim kashfiyotlar qildilar. Jumladan:
1. Oltmishlik sanoq sistemasi takomillashtirildi;
2. Sonlardan kvadrat ildiz chiqarish usullari ishlab chiqildi;
3. Onli kasrlar kashf etildi;
5. Binom formulasi isbotlandi;
6. Musbat haqiqiy son tushunchasi kengaytirildi.
Al-Xorazmiy ozining «Hind xisobi haqida» asarida onlik sanoq sistemasini batafsil bayon etgan bolsada u faqat 300 yildan songgina keng qollanila boshlandi,
Manfiy sonlarni birinchi marta fransuz olimi Nikola Shyuke (1445- 1500) ning «Son haqidagi fan», (1484, Lionda 1848 yilda chop etilgan) asarida uchratish mumkin. Lekin bu sonlar haqidagi dastlabki tasavvurlar Hindiston va Xitoy matematiklari asarlarida mavjud bolgan. Masalan, xitoy matematiklari beshta nomalumli beshta chiziqli tenglama sistemasini yechishda manfiy sonlardan oshkor ravishda bolmasada foydalanganlar. Hind matematigi B r a x m a g u p t a (598-660) manfiy sonlarni «qarz» sifatida ifodalaydi. U quyidagi qoidalardan foydalanadi: «Ikkita qarzning yigindisi qarz. Yoq va qarz yigindisi yana qarz. Musbat sonni «buyum» deb ataydi, shuning uchun u «buyum» va «qarz» yigindisini ularning ayirmasiga teng deb tariflaydi. Agar ular teng bolsa, ayirma nol bolishini korsatib otadi.
Arab matematiklari manfiy ishorani «dushman», musbat ishorani esa «dost» sifatida qarab, har xil ishorali sonlar kopaytmasining ishorasi haqida xayotiy «qoidalar»ni talqin etganlar.
Irrasional sonlar sohasida eron, matematigi A l- K a r x i y (1016 yilda vafot etgan) «Al-faxriy» kitobida kvadrat va kub ildizlardan iborat kophadlar qiymatlarini topadi, murakkab bo’lmagan kub ildizlar ustida shakl almashtirishlarni amalga oshiradi, masalan, korinishdagi ifodalarni qaraydi.
«Rasional» atamasi lotinchadan «ratio» nisbat sozidan kelib chiqqan bolsa, «irrasional» tushunchasi rasional bolmagan manoda ishlatilgan. Dastlab bu atamalar olchovli va olchovdosh bolmagan miqdorlarga nisbatan qollanilgan. V va VI asrlarda Rimlik matematiklar Marsian, Kapella va Kassiodor bu atamalarni lotinchaga «rasional» va «irrasional» deb tarjima qilganlar.
Yevklid «Negizlar» asarida irrasional sonlarni geometrik nuqtai nazardan bayon etadi, ammo eramizning boshiga kelib Yunonistondagi geometrik algebraga qarama-qarshi olaroq Sharq mamlakatlarida geometriyagina emas, balki arifmetikaga asoslangan algebra ham rivojlana bordi, tekis va sferik trigonometriya, astronomiya uchun zarur xisoblash usullari takomillashdi.
Hindiston, Orta va Yaqin Sharq matematiklari algebra, trigonometriya va astronomiyani rivojlantira borib, irrasional sonlarsiz ish tuta olmas edilar, lekin shunday bolsada, ular bu sonlarni kop vaqt tan olmay yurdilar. Yunonlar irrasional miqdorni «alogos»- sozlar bilan ifodalanmaydigan deb, arablar esa «asamm»- gung deb atar edilar.
XVI asrda italyan matematigi R a f a e l B o m b ye l l i(1526-1572) va golland matematigi S i m o n S t ye v i n (1548-1620) ham irrasional soni rasional songa qaraganda kuchli son deb qaragan edilar.
Ulargacha kopgina Yaqin va Uzoq Sharq matematiklari ham irrasional sonlarni algebrada keng qollaganlar. Masalan, Umar Hayyom «Yevklidning qiyin postulatlariga sharhlar» nomli asarida osha davr matematikasining rivojlanayotgan nazariyalari va ularning turlicha tatbiq etilishi asosida bolinadigan birlikni va umumlashgan son tushunchasini kiritdi, ularni son deb atadi. Bu umumlashgan son tushunchasi ham rasional son, ham irrasional sonin oz ichiga oladi.
Shunday qilib, Umar Hayyom qadimgi matematiklarning son xaqidagi tushunchasiga yangilik kiritdi, miqdorlar nisbatini son deb tarifladi. Bu nisbat eski manoda- butun son, yangi son,edi. Hayyom irrasional miqdor bilan son orasidagi farq yoqligini korsatib, son tushunchasini musbat haqiqiy son tushunchasigacha kengaytirdi.
By soha buyicha ozarbayjonlik matematik Nasriddin Tusiy (at-Tusiy, 1201-1274) ham katta ishlarni amalga oshirdi. U «Toliq torttomonlik haqida risola» va «Yevklidning bayoni» asarlarida nisbatlar nazariyasi va son xaqidagi talimotni yanada rivojlantirdi.
Jumladan, Sharqda va keyinchalik Orta asr Yevropasida shuhrat qozongan «Yevklidning bayoni» («Tahriri Uklidis») asari ikki xil variantda bizgacha yetib kelgan: birinchisi, qisqa bayoni va ikkinchisi 10 ta kitobdan iborat mufassal bayoni 1594 yilda Rimda chop etilgan. Bu asarida olim kvadrat irrasionalliklar ustida fikr yuritadi, shuningdek, rasional miqdorga quyidagicha tarif beradi: «Berilgan miqdorga nisbatda turgan xar qanday miqdor rasional deyiladi, bunda son songa nisbatda boladi». Aks holda u irrasional miqdor deb tushuntiradi, Irrasional miqdor biror miqdorga nisbatan, agar bu miqdor irrasional bolsa, sonning songa nisbati kabi munosabatda boladi. Masalan,
yoki
Orta va Uzoq Sharq matematik va astronomlari oltmishlik kasrlardan foydalanganlar. Bu sohada buyuk ozbek matematigi va astronomi U l u g b ye k (1394-1449) ilmiy maktabining yirik olimlaridan biri Giyosiddin Jamshid al-Koshiy (1385-1430) ish olib borib, «Arifmetika kaliti» (1427) asarining uch qismida son talimotini rivojlantirishga katta hissa qoshdi. Unda olim butun sonlar arifmetikasi, butun sonlardan ildiz chiqarish umumiy qoidalarini bayon etdi. Shuningdek, binomni butun musbat darajaga kotarishni ham birinchi bolib Koshiy keltirib chiqardi.
Mazkur asarda turli kasrlar: suratlari birdan iborat bolgan misr kasrlari, maxrajlari 60 ga teng bolgan bobil kasrlari, surat va maxrajlari turli sonlardan iborat oddiy kasrlar, ularning, yozilish usullari, ular ustida amallarni bajarish va boshqa turli kasrlar bayon qilingan. Bulardan tashqari, olim maxrajlari 10, 100, 1000 va h. k. bolgan kasrlarni, yani onli kasrlarni qaradi, ularga tarif berdi, «ondan bir», «yuzdan bir», «mingdan bir» va h. k. atamalarni kiritdi. Onli kasrlarni yozishda butun qismidan song tik chiziq chizib, song kasr, qismini yozdi yoki butun qismini bir xil siyoh bilan, kasr qismini esa boshqa rangli siyoh bilan yozdi. Al-Koshiy onli kasrlar ustida amallar bajarish qoidalarini ifodaladi va kop misollarda tushuntirib berdi. Shunday qilib, vatandoshimiz Samarqandlik olim al-Koshiy onli kasrlar nazariyasini asoslagan birinchi olimdir.
Yevropada onli kasrlar haqida Koshiy zamonidan: bir yarim asr otgandan keyin golland matematigi Simon Stevin 1585 yilda asar yozdi. U 1594 yilda yozgan yana bir «Algebraga ilovalar» asarida oldingi-«onlik» asaridagi g’oyalarni rivojlantirib, onlik kasrlarni xaqiqiy songa cheksiz yaqinlashtirish uchun ham ishlatish mumkinligini korsatdi. Shunday qilib, XVI asrda irrasional son tushunchasini kiritish va asoslash formal usulda bolib, onli kasrlarni, hisoblash goyasi yaratildi.
Buyuk fransuz faylasufi, matematigi, fizigi va fiziolog olimi R ye n ye
D
ye k a r t (1596-1650) ning «Geometriya» (1637) asari paydo bolishi ixtiyoriy
kesmalarni olchash bilan, rasional son tushunchasini kengaytirish orasida bogliqlikni tushunishni osonlashtirdi. Son oqida irrasional sonlar ham rasional sonlar kabi nuqtalar bilan tasvirlandi. Bu geometrik tasvirlash irrasional sonlar xususiyatini tushunishga, va ularni tan olishga imkoniyat yaratdi.
XVI-XVII asrlarga kelib Yeropada son tushunchasini haqiqiy son tushunchasigacha kengaytirish uchun harakatlar boshlandi.
Uzluksiz miqdor va son tushunchasi orasidagi uzilishni tugatish uchun Dekart hap qanday miqdorni togri chiziq kesmasi bilan ifodaladi. Kesma bilan birgalikda sonlar ustidagi har bir amalga kesmalar ustida geometrik amalini (yasashni) mos qoyadi. Masalan, a, b kesmalar kopaytmasini a, b, 1 ga tortinchi proporsionalni yasash bilan topadi. Ildiz chiqarishga proporsiyadan aniqlanuvchi x kesmani yasash mos keltiriladi. Har bir haqiqiy sonni kesma sifatida qarab, kesmalarni hisoblash birligini kiritib hamda manfiy sonlarni korgazmali tavsiflab, Dekart - son tushunchasi va geometrik miqdor orasidagi uzilishni toldirdi va son tushunchasini umumlashtirishga va unga yangi tarif berishga imkoniyat yaratdi.
Sonning yangi tarifi ingliz olimi Isaak Nyuton(1643-1727)
tomonidan «Umumiy arifmetika» (1707) asarida bayon etildi, Bu haqiqiy son tarifi uzluksiz miqdorlarni kesmalar ustida dekart hisobi orqali emas, balki bevosita arifmetik hisoblashlar yordamida organishga imkon berdi. Bu esa limitlarning yaratilishi, irrasional sonlarni rasional sonlar ketma-ketliklarining limitlari sifatida tushunishga yol ochdi.
Isaak Nyuton buyuk ingliz fizigi, barcha fanlarga katta hissa qoshgan olim. U butun olam tortish qonunini kashf etdi, mexanika asoslarni bayon etdi(Nyuton qonunlari) integral va differensial hisobni yaratdi. Funksiyalar interpolyasiyasi bilan shugullandi (Nyuton metodi). Optikada ham oz izini qoldirdi –yorug’likning to’lqin uzunligiga bog’liq ravishda sinishni ochdi ( Nyuton xalqalari), birinchi marta akslantiruvchi telekskopni yaratdi. Isaak Nyuton haqidagi maqolada Albert Eynshteyn shunday degan edi:"...Nyuton matematik tafakkur yordamida mantiqiy ravishda miqdoran va tajriba bilan hodisalar keng sohasini keltirib chiqarish mumkin bolgan ochiq bayon qilingan asosni topishga muvaffaq bolgan birinchi shaxsdir".
Isaak Nyuton Linkolnshirdagi Vulstorp qishlogida 1643-yilda fermerlvar oilasida tugillgan. 12 yoshida Nyuton Grantemdagi jamoat maktabiga bordi. 1665-yilda Kembrijda Isaak Nyuton mohir sanatlar( soz fanlari) bakalavri darajasini oldi. Isaak Nyuton fandagi buyuk yutuqlarini quyosh yorugligini tadqiq etish bilan boshlagan, u prizma yordamida uni tashkil etuvchi turli ranglarga ajratishga erishdi. 1666-yilda Kembrijda epidemiya boshlandi, Isaak Nyuton Vulstorpga kochib otdi, u yerda u falsafiy izlanishlar bilan shugullandi. Mana shu yerda u butun olam tortishish qonunini kashf etdi ( afsonaga kora bu goya uning boshiga olma tushganda kelgan, hozir bu olma daraxtidan xotira orindigi qilingan). 1669-yilda Isaak Nyuton matematika professori boldi. Taxminan shu paytda Nyuton integral va differensial hisobni yaratdi (nemis matematigi Leybnis bilan bir vaqtning ozida). Isaak Nyutonninng muhim kashfiyotlarida biri sifatida u qoldan yasagan asklantiruvchi teleskop hisoblanadi. Bu teleskope haqida London qirollik jamiyati bilib qolib, 1670-yil oxirida Nyutonni uning azoliga sayladilar.. Isaak Nyuton jism tortuvchi kuch tasirida (masalan, tortish kuchi tasirida) konik kesim (ellips, giperbola, parabola, togri chiziq yoki doira) egri chiziqni yasashligi haqidagi teoremani isbotladi. Bunda Nyuton tortishish markazi egri chiziq konik kesimi bilan hosil qilinadigan fokusda yotishini korsatdi. Nyuton har bir sayyoraning markazi fokuslaridan birida Quyosh yotuvchi ellipsni yasashi haqidagi Kepler qonunini isbotladi. Nyutonning hisoblashlari Yerga jismni tushishga majbur etuvchi kuch Oy harakatini boshqaradigan kuchga teng ekanligini korsatdi, bu bilan u oz farazlarini toliq tasdiqladi. 1683-yil oxirida Isaak Nyuton Qirollik jamiyatiga taqdim etgan "Natural falsafaning matematik asoslari» ishida oz xulosalarini keltirib, oz sistemasini bvyon etdi. Oz nazariyalariga asoslanib Isaak Nyuton sayyoralarning massasi va zichligini aniqlaydi, u Yer - ellipsoid (qutblarida birlashtirilgan va ekvatorda kengay-tirilgan shar) ekanligini isbotladi, tolqin qaytish (qochishlari) bilan Quyosh-Oy orasidagi boglanishini aniqladi. 1695-yilda Isaak Nyuton Angliyada pul aylanishini yaxshilash bilan щug’ullandi, pul ishlari bosh direktori lavozimida ishladi. 1701-yilda Isaak Nyutonni parlament a’zosi qilib saylashdi. 1703-yilda Nyuton ingliz Qirollik jamiyati prezidenti bo’ldi. 1705 yilda Angliya qiroli Nyutonni risarlik mansabiga ko’tardi. Isaak Nyuton 1727-yil 20-martida vabo epidemiyasi payttida vafot etdi, uning dafn etish kuni milliy motam kuni deb elon qilindi.
Eyler (1707-1783-y) va nemis matematigi Iogann Genrix Lambert (1728-1777) esa agar cheksiz onli kasr davriy bolsa, u rasional sonni ifodalashligini isbotladilar, bu esa davriymas cheksiz onli kasrlarni irrasional sonlarga mos qoyilishiga olib keldi. Shunday qilib, XVIII asr boshiga kelib irrasional sonlar togrisida uch fikr paydo boldi: rasional sonlarning aniq chiqarilmaydigan ildizlari; har qanday aniqlikdagi rasional yaqinlashishlar ketma-ketligi; Nyuton tarifiga asoslangan sonlar. Oxirgi tarif fanda bir yarim asr hukm surgan bolsa ham haqiqiy sonlar nazariyasining yaratilishiga mantiqiy asos bolib xizmat qila olmadi.
Haqiqiy son tushunchasining rivoji va uni asoslash XIX asrda
Byernard Bolsano (1781 -1848), Ogyustyen Lui Koshi (1789 -1857) va Karl Tyeodor Vilgyelm Vyeyyer shtrass (1815-1897) tomonidan limitga va matematik analizning boshqa asosiy tushunchalariga qatiy tarif berilgandan songgina amalga oshirildi.
XIX asrning ikkinchi yarmida nemis matematigi Rixard Dedekind (1831 -1916) «Uzluksizlik va irrasional sonlar» (1872) asarida uzluksizlik va xaqiqiy son tarifini berdi, bunda u rasional sonlarning uchta xossasiga asoslandi:
1. bolsa, boladi.
2. a va turli sonlar bolsa, u holda ular orasida yotuvchi cheksiz kop son mavjud.
3.Agar a biror son bolsa, u butun rasional sonlar toplamini ikkiga va sinfga ajratadi: bunda
1)rasional sonlar toplamining har qanday elementi bu sinflardan bittasiga va faqat bittasiga tegishli;
2) va sinflarning birortasi ham bosh emas;
3)birinchi sinfning har qanday soni ikkinchi sinfning har qanday
sonidan kichik.
Sonlarning bunday sinflarga bolinishi Dye d ye k i n d k ye s i m i deb ataladi. Bu kesim orkali rasional va irrasional sonlar birgalikda haqiqiy-sonlar toplami yoki kontinuum (lotincha-uzluksiz) tashkil etishi aniqlandi. Songra kontinuumni tartiblash, haqiqiy sonlarning zichligi va uzluksizligini isbotlash amalga oshirildi. Nihoyat, haqiqiy sonlar ustida amallar aniqlandi.
Dedekind nazariyasi bilan bir qatorda haqiqiy sonlar toplamining boshqa nazariyalari - Kantor va Veyershtrass nazariyalari paydo boldi. Ular ham rasional sonlarni asos qilib olib, bir-biridan kam farq qiladigan nazariyalarni yaratdilar.
Haqiqiy son tushunchasini yanada kengaytirish matematika fanini nazariy jihatdan rivojlantirish ehtiyojlari tufayli paydo bo’ldi. Shunday qilib, kompleks son tushunchasi vujudga keldi. Italyan matematigi R. Bombelli taxminan 1560 yillarda yozilgan va 1572 yilda chop etilgan «Algebra» asarida mavhum miqdorlarni kiritib, ular ustida amallar bajarishning oddiy qoidalarini keltirdi va ularni kub tenglamalarning keltirilmaydigan hollarini tekshirishga tatbiq etdi.
Kompleks son tushunchasini yanada rivojlantirishda fransuz olimi Fransua Viyet (1540-1603), ingliz olimi Vallis (1617-1703) va golland matematigi Albert Jirar (1592-1632) katta hissa qoshdilar. Jumladan, Vallis 1685 yilda yozgan algebra boyicha asarida kompleks sonlarni geometrik tasvirlash goyasini bayon qilgan bolsa, Jirar «Algebrada yangi kashfiyotlar» (1629) asarida tenlamalarning manfiy ildizlarini qaradi hamda tenglamalarning manfiy ildizlariga yonalgan kesmalar sifatida geometrik tavsif berdi.
XIX asrda son tushunchasi yana ham umumlashtirilib, kompleks sonning umumlashgan shakli kashf etildi. Bu sonni birinchi bolib irland matematigi Uilyam Rouan Gamilton (1805-1865) va nemis matematigi Grassman German Gyunter (1809-1977) bir-biriga bogliq bolmagan holda kiritdilar. Ular bir necha birlikka ega sonlar sistemalarining xususiy holi sifatida kompleks sonlar nazariyasining formal bayonini berdilar. Gamilton ozaro quyidagi kopaytirish jadvali bilan boglangan tortta birlikka ega bolgan oziga xos sonlar sistemasi (kvarternionlar)ni yaratdi. Uning goyasi Grassman goyalariga yaqin edi, buning ustida 8 yil ishladi. Lekin Grassmanning bayoni ozining aniqligi bilan faqat kvaternionlarnigina emas, balki kompleks sonlarning ham tan olinishida muhim rol oynadi.
1844 yilda Grassman Gamiltonga bogliq bolmagan holda sonning umumlashgan shakli korinishdagi sonlarni, yani giperkompleks sonlarni organishga kirishdi.
Xulosa qilib, shuni takidlash kerakki, son tushunchasi insoniyat va matematika fani ehtiyojlari tufayli rivojlanib keldi hamda kopdan-kop matematik nazariyalarning taraqqiyotiga asos bo’lib xizmat qildi. Hozirgi paytda ham sonlar nazariyasi matematikaning mustaqil bo’limi sifatida yangi nazariyalarga asos yaratmoqda, shu bilan turli yo’nalishlar tatbiqlarida tobora kengroq qo’llanilmoqda.
Butun nоmanfiy sоnlar. a va b natural sоnlar va a b c yig‘indi b еrilgan bo‘lsin. Bu yig‘indi uchun 1) c a va c b ; 2) har bir qo‘shiluvchi, yig‘indi bilan ikkinchi qo‘shiluvchi оrasidagi ayirmaga tеng, ya’ni b c a va a c b «0» sоni bo‘sh to‘lpamlar sinfining хaraktеristikasi sifatida kiritilgan bo‘lib