अंकगणित: Difference between revisions

[[File:Tables generales aritmetique MG 2108.jpg|thumb|बच्चों के लिए अंकगणितीय टेबल, लॉज़ेन, 1835]]

'''अंकगणित''' (प्राचीन ग्रीक से लघुगणक, संख्या, कला और शिल्प) गणित का एक प्रारंभिक भाग है जिसमें संख्याओं पर पारंपरिक संचालन के गुण - जोड़, घटाव, गुणा, भाग, घातांक और जड़ों का निष्कर्षण जैसे अध्ययन शामिल है। 19 वीं शताब्दी में, इतालवी गणितज्ञ ग्यूसेप पीनो (Giuseppe Peano) ने अपने पीनो स्वयंसिद्धों (Peano axioms) के साथ अंकगणित को औपचारिक रूप दिया, जो आज गणितीय तर्क के क्षेत्र के लिए अत्यधिक महत्वपूर्ण हैं।

अंकगणित का प्रागितिहास कुछ कलाकृतियों तक सीमित है, जो जोड़ और घटाव की अवधारणा का संकेत दे सकते हैं। <ref>{{cite book |last=Rudman |first=Peter Strom |title=How Mathematics Happened: The First 50,000 Years |year=2007 |publisher=Prometheus Books |isbn=978-1-59102-477-4 |page=[https://archive.org/details/howmathematicsha0000rudm/page/64 64] |url=https://archive.org/details/howmathematicsha0000rudm/page/64 }}</ref>

प्रारंभिक संख्या प्रणाली जिसमें स्थितीय संकेतन शामिल थे, दशमलव नहीं थे, इनमें बेबीलोनियन अंकों के लिए सेक्सजेसिमल (आधार 60) प्रणाली और माया अंकों को परिभाषित करने वाली विजीसिमल (आधार 20) प्रणाली शामिल हैं। स्थान-मूल्य अवधारणा के कारण, विभिन्न मूल्यों के लिए समान अंकों का पुन: उपयोग करने की क्षमता ने गणना के सरल और अधिक कुशल तरीकों में योगदान दिया।

आधुनिक अंकगणित का निरंतर ऐतिहासिक विकास प्राचीन ग्रीस के हेलेनिस्टिक काल  के साथ शुरू होता है; यह बेबीलोन और मिस्र के उदाहरणों की तुलना में बहुत बाद में उत्पन्न हुआ। लगभग 300 ई. पू. के आसपास यूक्लिड (Euclid) के कार्यों से पहले, गणित में ग्रीक अध्ययन दार्शनिक और रहस्यमय धारणा से भरे हुए थे।। निकोमाचस इस दृष्टिकोण का एक उदाहरण है, संख्याओं के लिए पहले के पायथागोरियन दृष्टिकोण और अंकगणितीय के अपने कार्य परिचय में एक दूसरे के साथ उनके संबंधों का उपयोग करते हुए।

ग्रीक अंकों का उपयोग आर्किमिडीज, डायोफेंटस और अन्य लोगों द्वारा एक स्थितिगत संकेतन में किया गया था जो आधुनिक संकेतन से बहुत अलग नहीं है। प्राचीन यूनानियों में हेलेनिस्टिक अवधि तक शून्य के लिए एक प्रतीक का अभाव था और उन्होंने अंकों के रूप में प्रतीकों के तीन अलग -अलग सेटों इकाइयों के लिए एक सेट, दहाई के स्थान के लिए एक और सैकड़ों के लिए एक का उपयोग किया। इसी तरह हजारों स्थानों के लिए, वे इकाइयों के स्थान पर प्रतीकों का पुन: उपयोग करेंगे। उनका जोड़ एल्गोरिथ्म आधुनिक पद्धति के समान था और उनका गुणन एल्गोरिथ्म केवल थोड़ा अलग था। आर्किमिडीज़ (जिन्होंने इसका आविष्कार किया है) उनका लॉन्ग डिवीजन एल्गोरिथ्म एक ही था और अंक-दर-अंकीय वर्गमूल एल्गोरिथ्म के लिए जाना जाता था, जिसे हाल ही में 20 वीं शताब्दी के रूप में उपयोग किया जाता था। उन्होंने इसे हेरॉन की विधि के लिए अधिमानित किया क्योंकि एक बार गणना की जाने के बाद, एक अंक नहीं बदलता है और पूर्ण वर्गों के वर्गमूल जैसे कि 7485696, तुरंत 2736 के रूप में समाप्त हो जाते हैं। भिन्नात्मक भाग वाली संख्याओं के लिए जैसे कि 546.934, उन्होंने  भिन्नात्मक भाग  0.934 के लिए 10 की ऋणात्मक घातांक के बजाय 60 की  ऋणात्मक घातांक का उपयोग किया।<ref>''The Works of Archimedes'', Chapter IV, ''Arithmetic in Archimedes'', edited by T.L. Heath, Dover Publications Inc, New York, 2002.</ref>

प्राचीन चीनी ने शांग राजवंश और तांग राजवंश के माध्यम से प्राचीन संख्याओं से उन्नत बीजगणित तक अंकगणितीय अध्ययन जारी रखा था। प्राचीन चीनी ने यूनानियों के समान एक स्थितीय संकेतन का उपयोग किया।चूँकि उनके पास शून्य के प्रतीक का भी अभाव था, इसलिए उनके पास इकाइयों के स्थान के लिए प्रतीकों का एक सेट और दहाई के स्थान के लिए दूसरा सेट था। इसी तरह सैकड़ों स्थानों के लिए, वे इकाइयों के स्थान पर प्रतीकों का पुन: उपयोग करेंगे। उनके प्रतीक प्राचीन गिनती की छड़ पर आधारित थे। सटीक समय जहां चीनी ने स्थितिगत प्रतिनिधित्व के साथ गणना शुरू की ज्ञात नही है, हालांकि यह ज्ञात है कि अपनानेकी शुरुआत 400 ईसा पूर्व से हुई थी।<ref>Joseph Needham, ''Science and Civilization in China'', Vol. 3, p. 9, Cambridge University Press, 1959.</ref> प्राचीन चीनी ऋणात्मक संख्याओं की खोज, समझने और लागू करने वाले पहले व्यक्ति थे। यह गणितीय कला (जियुझांग सुंशु (jiuzzhang suanu) पर नौ अध्यायों में समझाया गया है, जो लियू (Liu Hui) हुई द्वारा दूसरी शताब्दी ईसा पूर्व में लिखी गई थी।

[[File:Leibniz Stepped Reckoner.png|thumb|200px|Leibniz का कदम रेकनर पहला कैलकुलेटर था जो सभी चार अंकगणित संचालन कर सकता था।]]

यद्यपि कोडेक्स विगिलनस (Codex Vigilanus) ने 976 ईस्वी तक और लियोनार्डो ऑफ पीसा ( Leonardo of Pisa (Fibonacci) द्वारा अरबी अंकों (0 को छोड़कर) के प्रारंभिक रूप का वर्णन किया था। उन्होंने लिखा कि भारतीयों की पद्धति (लैटिन मॉडस इंडोरम) गणना करने की किसी भी ज्ञात विधि से आगे है। यह एक अद्भुत तरीका है।वे नौ अंकों और प्रतीक शून्य का उपयोग करके अपनी गणना करते हैं।<ref>Reference: Sigler, L., "Fibonacci's Liber Abaci", Springer, 2003.</ref>

मध्य युग में, अंकगणित विश्वविद्यालयों में सिखाई गई सात उदार कलाओं में से एक था।

मध्ययुगीन इस्लामी दुनिया में बीजगणित और पुनर्जागरण यूरोप में भी, दशमलव अंकन के माध्यम से गणना के व्यापक सरलीकरण की एक वृद्धि थी।

विभिन्न प्रकार के उपकरणों का आविष्कार किया गया है और व्यापक रूप से संख्यात्मक गणना में सहायता करने के लिए उपयोग किया गया है। ।पुनर्जागरण से पहले, वे विभिन्न प्रकार के ABACI थे। हाल के उदाहरणों में स्लाइड नियम, नोमोग्राम और यांत्रिक कैलकुलेटर शामिल हैं, जैसे पास्कल के कैलकुलेटर। वर्तमान में, उन्हें इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर और कंप्यूटर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

मूल अंकगणितीय संक्रियाएं जोड़, घटाव, गुणा और विभाजन हैं, हालांकि अंकगणित में अधिक उन्नत संचालन भी शामिल हैं, जैसे कि प्रतिशत का जोड़तोड़,<ref name=":2">{{cite web |title=Definition of Arithmetic |url=https://www.mathsisfun.com/definitions/arithmetic.html |website=mathsisfun.com |access-date=2020-08-25}}</ref> वर्गमूल, घातांक, लघुगणक कार्य और यहां तक कि त्रिकोणमितीय फलनों में भी शामिल हैं। संक्रियाओं के नियत अनुक्रम के अनुसार अंकगणितीय अभिव्यक्तियों का मूल्यांकन किया जाना चाहिए। इसे निर्दिष्ट करने के लिए कई तरीके हैं, या तो सबसे आम,इंफिक्स नोटेशन के साथ-स्पष्ट रूप से कोष्ठक का उपयोग करना और प्राथमिकता नियमों पर भरोसा करना या एक उपसर्ग या पोस्टफिक्स अंकन का उपयोग करना, जो विशिष्ट रूप से स्वयं द्वारा निष्पादन के क्रम को ठीक करता है।वस्तुओं का कोई भी सेट जिस पर सभी चार अंकगणितीय संक्रियाएं (शून्य द्वारा विभाजन को छोड़कर) निष्पादित की जा सकती हैं, और जहां ये चार संक्रियाएं सामान्य नियमों (वितरण सहित) का पालन करती हैं, उन्हें एक क्षेत्र कहा जाता है।  

=== जोड़ ===

जोड़, '''<math>+</math>''' प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है, अंकगणित का सबसे बुनियादी संचालन है।अपने सरल रूप में, जोड़ दो संख्याओं को जोड़ता है, जोड़ या पद, एक ही संख्या में, संख्याओं का योग (जैसे) {{math|2 + 2 {{=}} 4}} या {{math|3 + 5 {{=}} 8}})।

इस प्रक्रिया को योग के रूप में जाना जाता है, एक शब्द का उपयोग अनंत श्रृंखला में अनंत संख्याओं को जोड़ने की परिभाषा को दर्शाने के लिए भी किया जाता है। संख्या 1 को बार-बार जोड़ने से गणना का मूल रूप होता है, 1 जोड़ने के परिणाम को आमतौर पर मूल संख्या का आनुक्रमिक कहा जाता है।

जोड़ क्रमविनिमेय और सहयोगी है, इसलिए जिस क्रम में परिमित रूप से कई शब्दों को जोड़ा जाता है, वह मायने नहीं रखता है।

संख्या 0 में वह गुण होता है, जो किसी भी संख्या में जोड़ने पर वही संख्या प्राप्त करता है; तो, यह जोड़ का मूल तत्व है, या योगात्मक समानता है।

हर संख्या के लिए {{mvar|x}}, एक संख्या है जिसे x के विपरीत कहा जाता है, जैसे कि x + (-x) = 0 और (-x) + x = 0। x का विपरीत x का व्युत्क्रम है। उदाहरण के लिए, 7 का विपरीत −7 है, क्योंकि 7 + (−7) = 0 है।

जोड़ की व्याख्या ज्यामितीय रूप से भी की जा सकती है, जैसा कि निम्नलिखित उदाहरण में है। यदि हमारे पास लंबाई 2 और 5 की दो छड़ें हैं तो, यदि छड़ें एक के बाद एक संरेखित की जाती हैं, तो संयुक्त छड़ी की लंबाई 7 हो जाती है, चूंकि {{math|2 + 5 {{=}} 7}}।

घटाव, '''<math>-</math>''' प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है, इसके अलावा जोड़ के विपरीत  क्रिया है। घटाव दो संख्याओं के बीच का अंतर पाता है, मिनूएंड माइनस द सबट्रहेंड: {{math|''D'' {{=}} ''M'' − ''S''.}} पहले से स्थापित जोड़ का सहारा लेते हुए, यह कहना है कि अंतर वह संख्या है जो, जब सबट्रेंड (subtrahend) में जोड़ा जाता है, तो परिणाम होता है: {{math|''D'' + ''S'' {{=}} ''M''.}}<ref name=":1">{{cite encyclopedia |title=Arithmetic |url=https://www.britannica.com/science/arithmetic |encyclopedia=[[Encyclopedia Britannica]] |language=en |access-date=2020-08-25}}</ref>

सकारात्मक तर्कों के लिए {{mvar|M}} तथा {{mvar|S}} होल्ड्स करता है:

घटाव न तो क्रमविनिमेय है और न ही सहयोगी है। इस कारण से, आधुनिक बीजगणित में इस उलटा संचालन के निर्माण को अक्सर उलटा तत्वों की अवधारणा को पेश करने के पक्ष में छोड़ दिया जाता है (जैसा कि जोड़ के तहत स्केच किया गया है ), जहां घटाव को सबट्रेंड के योगात्मक व्युत्क्रम को मिन्यूएंड में जोड़ने के रूप में माना जाता है, अर्थात्, {{math|''a'' − ''b'' {{=}} ''a'' + (−''b'')}}। घटाव के द्विआधारी संक्रिया को छोड़ने की तत्काल कीमत (तुच्छ) यूनरी ऑपरेशन (unary operation) की शुरूआत है, जो किसी भी दिए गए संख्या के लिए योगात्मक प्रतिलोम को वितरित करता है, और अंतर की धारणा तक तत्काल ऐक्सेस खो देता है, जो कि ऋणात्मक तर्क शामिल होने पर संभावित रूप से भ्रामक कर देता है ।

संख्याओं के किसी भी प्रतिनिधित्व के लिए, परिणामों की गणना करने के तरीके हैं, जिनमें से कुछ विशेष रूप से प्रक्रियाओं का उपयोग करने में हैं, जो एक ऑपरेशन के लिए मौजूद हैं, छोटे परिवर्तन द्वारा दूसरों के लिए भी फायदेमंद हैं। उदाहरण के लिए, डिजिटल कंप्यूटर मौजूदा जोड़-प्रक्रिया का पुन: उपयोग कर सकते हैं और एक घटा को लागू करने के लिए अतिरिक्त सर्किटों को बचा सकते हैं, योगात्मक प्रतिलोम का प्रतिनिधित्व करने के लिए दो के पूरक की विधि को नियोजित कर हार्डवेयर (नकारात्मक) में लागू करना बेहद आसान है। ट्रेड-ऑफ एक निश्चित शब्द लंबाई के लिए संख्या सीमा का आधा हिस्सा है।

सही परिवर्तन राशि प्राप्त करने के लिए एक पूर्व व्यापक विधि, देय और दी गई राशि को जानने, गणना करने की विधि है, जो स्पष्ट रूप से अंतर के मूल्य को उत्पन्न नहीं करती है।मान लीजिए कि एक राशि P आवश्यक राशि Q का भुगतान करने के लिए दी गई है, जिसमें P, Q से अधिक है। स्पष्ट रूप से घटाव P - Q = C का प्रदर्शन करने और उस राशि की गणना करने के बजाय, पैसे को q के  उत्तरवर्ती के साथ शुरू करके, और मुद्रा के चरणों में जारी रखा जाता है, जब तक p