Definición de los números naturales
Antes de que surgieran los números el ser humano se las ingenió para contar, utilizando para ello objetos como piedras, palitos de madera, nudos de cuerdas, o simplemente los dedos. Más adelante comenzaron a aparecer los símbolos gráficos como señales para contar, por ejemplo marcas en una vara o simplemente trazos específicos sobre la arena. Pero fue en Mesopotamia alrededor del año 4.000 a. C. donde aparecen los primeros vestigios de los números que consistieron en grabados de señales en formas de cuñas sobre pequeños tableros de arcilla empleando para ello un palito aguzado. De aquí el nombre de escritura cuneiforme. Este sistema de numeración fue adoptado más tarde, aunque con símbolos gráficos diferentes, en la Grecia Antigua y en la Antigua Roma. En la Grecia antigua se empleaban simplemente las letras de su alfabeto, mientras que en la antigua Roma además de las letras, se utilizaron algunos símbolos.
con una modificación de este hecha por Adolf Fraenkel, permite construir el conjunto de números naturales como ordinales según von Neumann.
Definiciones no matemáticas:
La Real Academia Española los define como «cada uno de los elementos de la sucesión 0, 1, 2, 3…» [1]
Definición de número: símbolo que indica una cantidad, estos símbolos según datos históricos comienzan en el antiguo Egipto y la Mesopotamia, no se sabe dónde, cuándo, ni por quién, pero fueron inventados por el hombre, al observar la gran cantidad y variedad de elementos que hay en la naturaleza. Surgió entonces la necesidad e inquietud matemática.
Empezaron los antiguos a clasificar los elementos que tenían a su alrededor: árboles, frutas, animales, etc… Y luego los enumeraron: 2 árboles, 3 manzanas, 5 rocas, etc… Fue así como de esta relación de orden y clasificación surgió el concepto de número abstracto y de allí surge la matemática.
Definición de natural: según el diccionario Larousse se refiere a la naturaleza y también al originario de un lugar.
Mirtha Elías K. en su libro Matemática de 7º Grado, Pág. 9 Capítulo I, dice que natural es algo cotidiano y se usa casi sin advertirlo. Según ella, todo se encuentra en la naturaleza y por eso los números naturales se llaman así, porque los usamos en forma natural casi sin advertirlo.
Enrique Navarro en su libro matemática de 7º Grado, Pág. 16, los define como el conjunto de los números enteros positivos, entendiéndose por entero todo número no decimal, ni fraccionario y como positivo todo número que se ubica a la derecha del cero en la recta real.
Postulados de Peano
Los Postulados de Peano describen la estructura Números Naturales sin necesitad de otra teoría alguna (por ejemplo Teoría de Conjuntos) y ajena de las definiciones aritméticas de suma o equivalencia, de la siguiente forma:
0 es un símbolo que cumple la propiedad de ser un Número Natural. (Nótese que 0 no tiene que significar nada en lo absoluto, bien puede ser una manzana, el conjunto vacío, el uno en los reales o cualquier otra cosa)
Si α es un Número Natural, entonces el símbolo σ(α) representa a un Número Natural distinto de α, cuyo significado será: aquél Número Natural que sucede al Número Natural α. (Nótese en este postulado que el significado del símbolo, otra vez, es independiente de la notación, este postulado nos permite construir nuevos Números Naturales, encerrándolos entre el los símbolos σ( y ))
el símbolo 0 no tiene la forma σ(α) para α un Número Natural, por lo tanto, no existe un Número Natural α tal que el símbolo 0 represente al mismo objeto que σ(α) (A este postulado se le conoce con el nombre de Principio del Buen Orden, pues garantiza un elemento inicial)
Si α y β son Número Naturales distintos, entonces los Números Naturales σ (α) y σ (β) también son distintos. (En Teoría de Conjuntos este postulado se leería como: σ es una función inyectiva)
Si S es una colección o grupo tal que:
1. 0 forma parte de S y,
2. para cada α elemento de S, α es un Número Natural y además, el Número Natural σ(α) forma parte de S,
Entonces S representa a la colección o grupo de todos los Números Naturales.
A este último postulado se le conoce también con el nombre de inducción matemática. Se viene utilizando de modo más o menos informal desde la antigüedad (Euclides, Al-Karaji) y fue definida con más precisión por Francesco Maurolico, Jakob Bernoulli, Pascal y Fermat. Peano incorporó la inducción como un axioma de su sistema, como único medio para poder demostrar propiedades, incluso muy básicas, de los números naturales. Sin embargo, el principio de inducción matemática es más complejo que el resto de los axiomas. En términos de lógica, es el único clasificable como lógica de segundo orden, en tanto que los demás axiomas son de lógica de primer orden. Se han propuesto sistemas axiomáticos más débiles, que prescinden del principio de inducción (aritmética de Robinson).
Definición en teoría de conjuntos:
En teoría de conjuntos se define al conjunto de los números naturales como el mínimo conjunto que es inductivo. La idea es que se pueda contar haciendo una biyección desde un número natural hasta el conjunto de objetos que se quiere contar. Es decir, para dar la definición de número 2, se requiere dar un ejemplo de un conjunto que contenga precisamente dos elementos. Esta definición fue proporcionada por Bertrand Russell, y más tarde simplificada por Von Neumann quien propuso que el candidato para 2 fuera el conjunto que contiene solo a 1 y a 0.
Formalmente, un conjunto x se dice que es un número natural si cumple
1. Para cada ,
2. La relación es un orden total estricto en x
3. Todo subconjunto no vacío de x tiene elementos mínimo y máximo en el orden
Se intenta pues, definir un conjunto de números naturales donde cada elemento respete las convenciones anteriores. Primero se busca un conjunto que sea el representante del 0, lo cual es fácil ya que sabemos que no contiene elementos. Luego se definen los siguientes elementos de una manera ingeniosa con el uso del concepto de sucesor.
Se define entonces que el conjunto vacío es un número natural que se denota por 0 y que cada número natural n tiene un sucesor denotado como n + . Estas ideas quedan formalizadas mediante las siguientes expresiones:
De esta manera, cada elemento de algún número natural es un número natural; a saber, un antecesor de él. Por ejemplo: