Целая часть

Понятие «целая часть» числа относится к простейшим и важным операциям с действительными числами. Под целой частью числа x обычно понимают наибольшее целое число, не превышающее x. Это определение позволяет однозначно разложить любое действительное число на сумму целой и дробной (дробной или «дробной») частей, что удобно при решении задач на округление, оценку и при анализе функций. Формально это записывают следующим образом: lfloorxrfloor=maxninmathbbZ:nlex\\lfloor x\\rfloor=\\max\\{n\\in\\mathbb{Z}:n\\le x\\}

У целой части есть несколько очевидных и полезных свойств. Для целого числа n целая часть совпадает с самим числом: lfloornrfloor=n,quadninmathbbZ\\lfloor n\\rfloor = n,\\quad n\\in\\mathbb{Z}. Для произвольного x выполняется неравенство lfloorxrfloorlex<lfloorxrfloor+1\\lfloor x\\rfloor\\le x<\\lfloor x\\rfloor+1, а также можно ввести дробную часть и разложение числа на целую и дробную части: x=lfloorxrfloor+x,quad0lex<1x=\\lfloor x\\rfloor+\\{x\\},\\quad 0\\le\\{x\\}<1. Эти соотношения помогают при доказательствах неравенств, при упрощении выражений с дробями и при работе с делением с остатком в теории чисел.

Практическое применение целой части встречается при округлении вниз, при определении номера ячейки в разбиениях отрезков, при вычислении индексов в массивах и при доказательствах, где важна точная отделимость целой и дробной части. Стоит помнить, что целая часть для отрицательных чисел ведёт себя не так, как просто отбрасывание знаков после запятой: для отрицательных аргументов значение может быть строго меньше «отсечённой» части, что видно на примерах ниже.

Пример 1. Для положительного числа 3.7 целая часть равна lfloor3.7rfloor=3\\lfloor 3.7\\rfloor=3.

Пример 2. Для отрицательного числа −1.2 целая часть равна lfloor1.2rfloor=2\\lfloor -1.2\\rfloor=-2 — это наибольшее целое, не превосходящее −1.2.

Пример 3. Сложение: lfloor2.3+1.6rfloor=3\\lfloor 2.3+1.6\\rfloor=3. Обратите внимание, что в общем случае не всегда выполняется тождество \(\lfloor x+y\rfloor=\lfloor x\rfloor+\lfloor y\rfloor\), хотя часто имеет место неравенство \(\lfloor x\rfloor+\lfloor y\rfloor\le\lfloor x+y\rfloor\).