数系

此条目页的主题是数不同的集合。关于不同民族的记数传统，请见“记数系统”。

在数学，数系指的是数的不同集合。

数系的例子包括：自然数、整数、有理数、无理数、复数等。

数系的逻辑

自然数

皮亚诺〔Giuseppe Peano〕替自然数建立以下的定义：

1. 自然数中有0。
2. 每一个自然数都必须有下一个自然数，并以S(a)表示。
3. 自然数0前没有自然数。
4. 不同的自然数的下一个自然数都不同，即a=b即代表S(a)=S(b)，相反亦成立。
5. 若一个特性0拥有，而往后的自然数都拥有，这特性则视为自然数拥有。

根据皮亚诺公理这五个定义，所有自然数的特性皆可推断。而数一则以1=S(0)表示。

数系皆拥有等价关系，即：

1. 自反性：$\forall x\in A,~~(x,x)\in R$
2. 对称性：$\forall x,y\in A,~~(x,y)\in R~~\implies ~~(y,x)\in R$
3. 传递性：$\forall x,y,z\in A,~~~((x,y)\in R\wedge (y,z)\in R)~~\implies ~~(x,z)\in R$

定义下自然数可进行运算，以下为加法的定义：

a + 0 = a

a + S(b) = S(a + b)

〔这暗示S(a) = S(a + 0) = a + S(0) = a + 1，所以以下S(x)皆会写成x + 1〕

以下为乘法的定义：

a × 0 = 0

a × (b + 1) = a × b + a

〔a × b亦可写成a ‧ b或是ab〕

以下为指数的定义：

a⁰ = 1

a^{b + 1} = a^b × a

〔a^b亦会写成a ^ b或是a ** b，特别是当上标不可使用的时候〕

整数

自然数可以以下方式扩展成整数，每一个非零的自然数a，就会出现一个整数-a，而它不是一个自然数。特别情形-0则定义为自然数0。后续函数亦可以S(-a) = - S(a - 1)的法则扩展至整数。

加法将以以下方法定义：

• 若a及b皆自然数，则-a + -b = -(a + b)。
• 若a为整数，则a + 0 = a。
• 若b为一非零整数，则a + b = (a - 1) + S(b)。

减法定义与加法相同，即a - b = a + - b。

乘法定义与自然数定义相同，但加入负负得正，负正得负的理念：

• 若a及b皆自然数，则a × -b = -a × b = -(ab)
• 若a及b皆自然数，则-a × -b = a × b = ab

有理数

有理数是整数（正整数、0、负整数）和分数的统称，是整数和分数的集合。

由于任何一个整数或分数都可以化为十进制循环小数，反之，每一个十进制循环小数也能化为整数或分数，因此，有理数也可以定义为十进制循环小数。

在实数范围内有理数和无理数都有无穷多个，两者似乎是“同样多”的。但从高等数学里的“测度论”的角度来理解的话，无理数的测度要大于有理数的测度，所以无理数要比有理数“多一些”。如：根据测度论，在闭区间[0,1]内，有理数的测度为0，而无理数的测度为1。所以，在闭区间[0,1]内，无理数的个数要“远多于”有理数的个数。

无理数

无理数,也称为无限不循环小数,不能写作两整数之比。四种常见的无理数有无限不循环小数、含有π的数、开方开不尽的数、某些三角函数值。

判断一个数是不是无理数，关键就看它能不能写出无限不循环小数。

常见的无理数类型有如下几种。

1.无限不循环小数：如圆周率π、自然对数的底数e等。 2.根式中开方开不尽的数：如2的平方根、5的立方根、7的四次方根等。

【注】

1. 两个有理数的和、差、积、商（除数不为0）仍是有理数。
2. 两个无理数的和、差、积、商可以是有理数，也可以是无理数。

• * # （1）无理数的和、差、积、商为有理数：如e+(1-e)、e-e、“根号2”的平方、e/e等。
• * # （2）无理数的和、差、积、商为无理数：π+e、π-e、πxe，π/e。

实数

若某复数a+bi中的b若等于0,此复数就为实数。

虚数

若某复数a+bi中的b不等于0,就为虚数。 此外，若a+bi中的a等于0,就为纯虚数。