• 1.摘要
  • 2.定义
  • 3.用法与历史
  • 4.例子
  • 5.性质
  • 6.反比关系
  • 7.指数比例和对数比例
  • 8.确定比例关系的实验方法

比例

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工程术语

在数学中,比例是两个非零数量imageimage之间的比较关系,记为image,在计算时则更常写为imageimage。若两个变量的关系符合其中一个量是另一个量乘以一个常数(image),或等价地表达为两变数之比率为一个常数(称为比值image),则称两者是成比例的

如果imageimage是可通约的,亦即它们之间存在一个公测量(common measure)image使得imageimage就相等于两个整数的比:image,那么image就称为可通约比(commensurable ratio),image称为一个分数,其比值称为有理数;否则,如果不存在一个公测量,image就称为不可通约比(incommensurable ratio),其比值称为无理数,亦即无法表达为分数的数。

两个比例之间也可以互相比较。如果两个比例相等,亦即,它们的比值相同,这个相等关系称为一个等比关系,例如,image是一个等比关系,其中image。特别是,如果第二项等于第三项,例如image,那么imageimage称为imageimage的几何平均数(geometric mean)。

定义

若存在一非零常数image使

image

则称变量image与变量image成比例(有时也称为成正比)。当imageimage正比关系,表示当image变为原来image倍时,image也会变为原来的image倍。

image是因变量

image是自变量

image则是变分常数,而image不等于image。如image,则不能成立正比关系。也就是说,image两个变量成线性函数关系。

该关系通常用image()表示为:

image

并称该常数比率

image

比例常数或比例关系中的比例恒量

在日常生活中,正比这个词的使用并不严格局限于线性函数,一般来说,一个变量随着另一个变量的增大/缩小而相应地增大/缩小,近似地满足线性关系的时候,我们可以说这两个变量成正比。

用法与历史

现代数学对于比例的用法并没有严格限制,例如,在一个班级里面,我们可以说:“男孩与女孩的比例是2比1”。然而,在古希腊数学中,由于比例是用来表示倍数关系,所以必须是相同种类的数量才能构成比例,例如,欧几里得在《几何原本》第五册中如此定义比例:

λόγος ἐστὶ δύο μεγεθῶν ὁμογενῶν ἡ κατὰ πηλικότητά ποια σχέσις.

A ratio is a sort of relation in respect of size between two magnitudes of the same kind.

比例是两个同类数量之间的大小关系。

阿基米德使用这个定义来叙述均匀运动(uniform motion)的等比关系: