จำนวนและตัวเลข
ประวัติการนับ ประวัติของตัวเลขเริ่มต้นตั้งแต่ตอนที่มนุษย์รู้จัก “การเทียบสิ่งของด้วยวิธีหนึ่งต่อหนึ่ง” เช่น เทียบสัตว์ 1 ตัว กับ นิ้วมือ 1 นิ้ว
บรรพบุรุษของเราไม่มีตัวเลขแต่ก็รู้จักการนับ สิ่งแวดล้อมต่างๆ ที่คุ้นเคยมักจะถูกนำมาเอามาใช้แทนจำนวนตัวเลข ที่นิยมมากที่สุด คือ นิ้วมือ เช่น นิ้วก้อยแทนหนึ่ง นิ้วนางแทนสอง นิ้วกลางแทนสาม ศอกแทนแปด ไหล่แทนเก้า ไหปลาร้าแทนสิบ
นอกจากนี้ยังมีการวาดรูปสัตว์ต่างๆ แทนจำนวนตัวเลขอีกด้วย แต่เมื่อความต้องการที่จะแลกเปลี่ยนสินค้าเพิ่มขึ้น ความต้องการเกี่ยวกับตัวเลขก็มากขึ้นตามไปด้วย การนับโดยใช้นิ้วหรือสิ่งของมาแทนก็ไม่เพียงพอ วิธีการแก้ปัญหาในครั้งแรก คือ การใช้ปมเชือก ซึ่งอาจเรียกระบบปมเชือกนี้ว่าเป็นตัวเลขชุดแรกของมนุษย์ก็ได้
คนโบราณบางแห่งใช้ปมเชือกบันทึกจำนวน เช่น พวกอินคาในอเมริกาใต้ เขาใช้ปมชนิดหนึ่งแทนจำนวนหนึ่ง และให้ทุกคนท่องจำปมต่างๆ ให้เข้าใจตรงกันว่าเป็นจำนวนอะไร วิธีนี้มีชื่อว่า “กีปู” บางทีเขาใช้กีปูในการบันทึกเหตุการณ์บางอย่างด้วยเช่นกัน
ส่วนเลขศูนย์นั้น กล่าวกันว่า เกิดขึ้นในอินเดีย แต่ยังมีความคิดเห็นที่ยังไม่ตรงกันเกี่ยวกับเรื่องเลขศูนย์นี้ว่าต้นกำเนิดเป็นสัญลักษณ์แทนอะไร บางคนว่าเป็นสัญลักษณ์แทนดวงอาทิตย์ บางคนว่าเป็นสัญลักษณ์แทนภูตผีปีศาจ ข้อเท็จจริงเป็นอย่างไรก็ตาม การมีศูนย์นี้สำคัญมากสำหรับการพัฒนาตัวเลขที่เกิดขึ้นมาภายหลัง
ปัจจุบันตัวเลข 1, 2, 3, … มีต้นกำเนิดในอินเดีย และมาแพร่หลายในยุโรปโดยผ่านชาวอาหรับ จึงมีชื่อเรียกว่า “ตัวเลขฮินดูอารบิก”
จะเห็นว่ามนุษย์รู้จักการนับมาตั้งแต่สมันดึกดำบรรพ์ ในความหมายของการเท่ากับ มากกว่าและน้อยกว่าเพราะในชีวิตประจำวันของมนุษย์มีความจำเป็นต้องนับสิ่งต่างๆ อยู่เสมอ เช่น นับสมาชิกของคนในครอบครัว นับจำนวนสัตว์เลี้ยง นับสิ่งของแลกเปลี่ยนกัน เป็นต้น
ต่อมามีการใช้คำพูดบอกจำนวน แต่ยังไม่มีการนับมากนัก มีเพียงหนึ่ง สอง ถ้าเป็นสามก็จะใช้ หนึ่งสอง ถ้าเป็นสี่ก็ใช้ สองสอง และห้าใช้สองสองหนึ่ง ตั้งแต่หกขึ้นไปจะใช้ว่า มาก
เมื่อสังคมมีการพัฒนามากขึ้น การนับจำนวนก็มีมากขึ้นด้วย จำเป็นต้องคิดคำใหม่ขึ้นมาสำหรับแต่ละจำนวน มนุษย์จึงจัดระบบการนับจากนิ้วมือทั้งสองข้างเป็น สิบ และนับเพิ่มทีละสิบเป็นการนับโดยใช้ฐานสิบ
จำนวน หมายถึง ปริมาณในทางคณิตศาสตร์ ซึ่งแสดงให้ทราบว่ามีมากหรือน้อยเพียงใด
เช่น แสดงปริมาณของ คน สัตว์ พืช หรือสิ่งของต่างๆ เป็นต้น
ตัวเลข หมายถึง สัญลักษณ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้นมาเพื่อใช้เขียนแทนจำนวน
ระบบจำนวนที่เรานิยมใช้ คือ ระบบตัวเลขฮินดูอารบิก ซึ่งประกอบด้วย”เลขโดด” สิบตัว ได้แก่
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
เมื่อเขียนตัวเลขเป็นชุดแทนจำนวน เลขโดดแต่ละตัวจะมีค่ามากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง
ของเลขโดดเหล่านั้น
จำนวนนับ หมายถึงจำนวนที่เริ่มต้นตั้งแต่ 1 และเพิ่มขึ้นทีละ 1 เรื่อยๆไป ไม่มีที่สิ้นสุด
1.2 การใช้ฐานต่างๆ ในการนับ
ในการนับนอกจากจะใช้ฐานสิบในการนับแล้ว ยังมีการใช้ฐานอื่นๆ อีกมากเช่น การนับในฐานสอง การนับในฐานเจ็ด เช่น การนับวันใน 1 สัปดาห์ การนับในฐานสิบสิง เช่น จำนวนนิ้วในหนึ่งฟุต จำนวนเดือนในหนึ่งปี จำนวนที่เป็นโหล หรือกุรุส จำนวนชั่วโมงในหน้าปัดนาฬิกา เป็นต้น
นอกจากนี้ยังมีการนับในฐานยี่สิบซึ่งสันนิษฐานว่าเกิดจากการนำจำนวนนิ้วมือและนิ้วเท้ามารวมกัน โดยในภาษาฝรั่งเศสมีการใช้คำว่า สี่ – ยี่สิบ แทนคำว่า แปดสิบ และการนับฐานหกสิบ ซึ่งยังมีอยู่ในปัจจุบัน คือ 60 วินาที เป็น 1 นาที 60 นาที เป็น 1 ชั่วโมง หรือ 60 ฟิลิปดา เป็น 1 ลิปดา และ 60 ลิปดา เป็น 1 องศา
1.3 ความแตกต่างระหว่างจำนวนและตัวเลข
จำนวน (Number) หมายถึง ปริมาณที่ทำให้เรามีความรู้สึกว่ามากหรือน้อย คนกลุ่มหนึ่งกับไม้กองหนึ่ง ถ้าเราสามารถจับคู่ระหว่างคนหนึ่งคนกับไม้หนึ่งแท่งได้พอดี จะถือว่าคนกลุ่มนั้นกับไม้กองนั้นมีจำนวนเท่ากัน ถ้าการจับคู่ระหว่างคนกับไม้แล้วปรากฏว่าคนเหลืออยู่ แสดงว่าคนกลุ่มนั้นมีจำนวนมากกว่าไม้กองนั้น
จำนวนเป็นนามธรรม ซึ่งมนุษย์ทุกชาติทุกภาษามีความเข้าใจตรงกัน แต่ชื่อที่ใช้เรียกจำนวนย่อมแตกต่างกันไปตามภาษาของชนชาติต่างๆ
ตัวเลข (Numeral) หมายถึง สัญลักษณ์ หรือเครื่องหมายที่ใช้แทนจำนวน แต่ละจำนวนเขียนแทนได้ด้วยตัวเลขต่างๆ กัน เช่น จำนวน “สาม”อาจเรียกแทนได้ด้วยตัวเลข 3 , III , ๓ ก็ได้
1.4 ตัวเลขในสมัยโบราณ
ตัวเลขที่ใช้กันในสมัยโบราณ ได้แก่ ตัวเลขบาบิโลน ตัวเลขอียิปต์ ตัวเลขโรมัน
และตัวเลขฮินดู เป็นต้น สำหรับตัวเลขไทยนั้น มีหลักฐานปรากฏว่าพ่อขุนรามคำแหงมหาราชได้ทรงประดิษฐ์ขึ้นพร้อมกับตัวอักษรไทย มีบันทึกอยู่ในหลักศิลาจารึก
2. ระบบตัวเลขโรมัน
2.1 สัญลักษณ์พื้นฐานของเลขโรมัน
ประมาณ 300 – 100 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวโรมันนำตัวหนังสือกรีกมาดัดแปลงเป็นตัวเลขโรมัน ซึ่งเป็นสัญลักษณ์พื้นฐานเจ็ดตัวดังนี้
I = 1
V = 5
X = 10
L = 50
C = 100
D = 500
M = 1,000
2.2 หลักการเขียนเลขโรมัน
หลักการเขียนตัวเลขโรมันแทนจำนวน สามารถเขียนได้ดังนี้
1. สัญลักษณ์แต่ละตัวเขียนติดกันได้ไม่เกิน 3 ตัว
2. เขียนโดยใช้หลักการเพิ่ม คือ เขียนสัญลักษณ์เรียงกันไป โดยเขียนเรียงลำดับค่าจากมากไปน้อย เช่น
II = 1 + 1 = 2
XX = 10 + 10 = 20
3. เขียนโดยใช้หลักการลด เป็นการเขียนจำนวนบางจำนวนซึ่งต้องการให้มีค่าลดลง ด้วยการเขียนตัวเลขที่มีค่าน้อยไว้ข้างหน้าตัวเลขที่มีค่ามาก ซึ่งตัวเลขที่ใช้เป็นตัวลบ ได้แก่ I, X และ C เท่านั้น
ตัวเลขที่อยู่ข้างหน้าของ X หรือ V ได้แก่ I เพียงตัวเดียว
ตัวเลขที่อยู่ข้างหน้าของ L หรือ C ได้แก่ X เพียงตัวเดียว
ตัวเลขที่อยู่ข้างหน้าของ D หรือ M ได้แก่ C เพียงตัวเดียว
* หลักการลด ตัวเลขที่ใช้เป็นตัวลบเขียนติดกันได้แค่ครั้งละหนึ่งตัวเท่านั้น *
เช่น
IV = 5-1 = 4
IX = 10 -1 = 9
4. ในการเขียนตัวเลขที่มีค่ามากๆ ใช้เครื่องหมายขีดด้านบนตัวอักษร ( ) อ่านว่า บาร์ บน สัญลักษณ์พื้นฐาน 6 ตัว เท่านั้น คือ V, X, L, C, D และ M ทำให้สัญลักษณ์ใหม่มีค่าเป็น 1,000 เท่าของตัวเดิม
* เครื่องหมาย บาร์ ไม่สามารถใช้ได้กับจำนวนที่เกิดจากหลักการเพิ่มหรือหลักการลด *
ระบบตัวเลขฐานต่างๆ
3.1 ระบบตัวเลขฐานสิบ
ตัวเลขฮินดูอารบิกที่ใช้กันอยู่ คือตัวเลขในระบบฐานสิบ
สัญลักษณ์พื้นฐาน มี 10 ตัว คือ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 และ 9
เมื่อต้องการเขียนจำนวนที่มากกว่านี้ ก็เอาตัวเลขเหล่านี้มาเขียนเรียงต่อกัน โดยยึดตำแหน่งของตัวเลขนั้นๆ โดยแต่ละตำแหน่งจะมีค่าต่างกันไป เช่น
38 3 ในที่นี้อยู่ในหลักสิบ มีค่า 30
367 3 ในที่นี้อยู่ในหลักร้อย มีค่า 300
243 3 ในที่นี้อยู่ในหลักหน่วย มีค่า 3
ค่าประจำตำแหน่งของเลขฐานสิบ
การที่ตัวเลขในระบบฐานสิบมีค่าต่างกันออกไป แม้จะเป็นตัวเลขเดียวกันเพราะเรียงตัวเลขที่ต่างกัน ทำให้มีค่าต่างกันตามตำแหน่งที่อยู่ ซึ่งค่าของตัวเลขจะขึ้นกับค่าประจำตำแหน่งดังต่อไปนี้
หลักที่ |
. . . |
เจ็ด |
หก |
ห้า |
สี่ |
สาม |
สอง |
หนึ่ง |
ชื่อหลัก |
. . . |
ล้าน |
แสน |
หมื่น |
พัน |
ร้อย |
สิบ |
หน่วย |
ค่าประจำหลัก |
. . . |
จากตารางค่าประจำตำแหน่ง พบว่าเลขที่อยู่ทางซ้ายมือจะมีค่าประจำตำแหน่ง 10 เท่า ของตัวเลขที่อยู่ทางขวามือที่ติดกันเสมอ เช่น หลักสิบเป็นสิบเท่าของหลักหน่วย หลักร้อยเป็นสิบเท่าของหลักสิบ เป็นต้น
ข้อสังเกต ค่าประจำหลักของแต่ละตำแหน่งจะมีจำนวนตัวเลขศูนย์เท่ากับจำนวนตำแหน่งที่ลบด้วย 1 เสมอ เป็นต้น
ตำแหน่งที่ 5 มีค่าประจำตำแหน่งเป็น 10,000
ตำแหน่งที่ 3 มีค่าประจำตำแหน่งเป็น 100
ค่าที่แท้จริงของตัวเลขในแต่ละหลัก
ตัวเลขแต่ละตัวในระบบฐานสิบ จะมีค่าในตัวเองโดยขึ้นกับตำแหน่ง ดังนี้