Chắc hẳn từ thời học trung học cơ sở, ai trong chúng ta đã từng nghe qua thuật ngữ “hằng số”. Thế nhưng, hằng số là gì vẫn là một câu hỏi có thể gây khó khăn cho nhiều người. Nếu là một trong số đó thì bài viết sau đây của Thankme sẽ giúp bạn hiểu cặn kẽ về thuật ngữ vừa quen thuộc mà cũng vừa trừu tượng này nhé!
Khái niệm hằng số
Trong các lĩnh vực khoa học tự nhiên như toán học, vật lý, hóa học, hằng số được định nghĩa là một đại lượng bất biến. Điều này có nghĩa là đây là một giá trị không đổi trong mọi trường hợp, mọi tình huống, mọi điều kiện. Để thuận tiện trong việc sử dụng, hằng số được kí hiệu ngắn gọn là const, viết tắt của từ “constant” – tên tiếng Anh của hằng số.
Ví dụ, tất cả các số của chúng ta được coi là điều khoản không đổi. Tại sao vậy? Nếu bạn thấy một vấn đề như thế này: 4+4. Sau đó, bạn biết rằng bạn cần thêm 4 và 4 với nhau. Biểu thức này sẽ không bao giờ thay đổi thành 5 + 4 hoặc 3 + 4. Điều này là do số 4 luôn là viết tắt của số 4. Điều này là bất biến, không bao giờ có thể thay đổi.
Hay các thí nghiệm khoa học thường gồm có một biến độc lập, biến phụ thuộc vào và trấn áp. Kiểm soát là thử nghiệm cơ bản, thông dụng để so sánh với những thử nghiệm khác của thử nghiệm. Các thí nghiệm khoa học cũng gồm có một cái gì đó mang tên hằng số. Hằng số trong khoa học là một phần bất biến, không thể đổi khác trong quy trình thí nghiệm .
Ví dụ: Trong Đại số, hằng số là một số riêng, hoặc đôi khi là một chữ cái như a, b, c để viết tắt cho một số cố định nào đó. Ví dụ: trong “x + 3 = 8”, 3 và 8 là hằng số.
Một số loại hằng số cơ bản nên biết
Hằng số trong lĩnh vực lập trình
Trong lĩnh vực lập trình, hằng số cũng là một giá trị không bao giờ có thể thay đổi. Loại giá trị khác mà chương trình đang sử dụng là các biến, ký hiệu có thể biểu thị các giá trị đa dạng khác nhau trong suốt quá trình thực hiện chương trình.
Một hằng số có thể là:
- Một số, như 11 hoặc 4.8
- Một nhân vật, như một hoặc $
- Một chuỗi ký tự, ví dụ như “đây là một chuỗi”
- Các hằng số cũng được sử dụng linh hoạt trong các ứng dụng bảng tính để đặt các giá trị bất biến, không thay đổi trong các ô. Ngược lại, một công thức bảng tính lại có thể tạo ra một giá trị khác nhau mỗi khi bảng tính được thay đổi hoặc mở.
Hằng số trong lĩnh vực toán học
Toán học là một trong những lĩnh vực có nhiều và sử dụng nhiều loại hằng số nhất. Trong đó có thể kể đến những hằng số cơ bản sau:
- Một biến cũng có thể được coi là hằng số:
Một biến, như được định nghĩa trong toán học là một giá trị có thể thay đổi hoặc một giá trị không xác định.
Ví dụ: phương trình y = 2x + 6 có hai biến là x và y. X và y được gọi là các biến vì chúng ta không biết những giá trị này là bao nhiêu và những giá trị này có thể thay đổi. X của bạn có thể bằng bất kỳ số nào tùy ý và hệ quả là y của bạn cũng có thể thay đổi tùy thuộc vào giá trị x mà bạn gán.
Ví dụ: nếu x của bạn bằng 2, thì y của bạn bằng 2*2 + 6 = 10. Nếu x của bạn bằng 3, thì y của bạn bằng 2*3 + 6 = 12.
Nếu bây giờ bạn có một phương trình đại loại như thế này:
y = 8*x – 5 trong đó x = 4
Khi đó biến x của bạn trở thành hằng số vì vấn đề đã nói rằng x bằng 4. Khi vấn đề của bạn cung cấp cho bạn một biến bằng nào đó, thì biến đó trở thành hằng số.
- Hằng số Pi (kí hiệu là π) có giá trị xấp xỉ bằng 3,14159. Hằng số này còn được gọi với tên gọi khác là hằng số Archimedes. Đây là một hằng số toán học phổ biến, có giá trị bằng tỉ số tương quan giữa đường kính của đường tròn và chu vi của đường tròn đó.
- Số 0: Số 0 cũng được xem là một hằng số toán học bởi mọi phép nhân bất kì với số 0, không quan trọng thừa số còn lại là mấy, đều cho ra kết quả bằng 0.
- Số e: Số e cũng là một hằng số toán học phổ biến, có giá trị xấp xỉ 2,71828. Đây là cơ số của logarit thỏa mãn điều kiện biểu thức dưới đây:
- Hằng số Fibonacci hay còn được gọi với tên đầy đủ là hằng số nghịch đảo Fibonacci. Hằng số này được kí hiệu vắt tắt là ψ. Giá trị của hằng số của Fibonacci xấp xỉ bằng 3,3598856 và được xác định bằng biểu thức khá phức tạp sau:
- Hằng số phi (φ) là một hằng số còn được biết đến với tên gọi là tỉ lệ vàng hoặc tỉ số vàng. φ có giá trị xấp xỉ bằng 1,618033.
Hằng số trong lĩnh vực vật lý
Khác với hằng số toán học phía trên, hằng số vật lý là một đại lượng bất biến, không thay đổi giá trị theo thời gian trong mọi điều kiện, mọi trường hợp. Một số hằng số vật lý cơ bản mà bạn có thể dễ dàng bắt gặp trong đời sống:
- Hằng số Newton (kí hiệu là G): Hằng số này còn được gọi với cái tên là hằng số hấp dẫn có giá trị xấp xỉ với sai số 4.7×10−5.
- Hằng số điện môi (kí hiệu là ε) được gọi với cái tên đầy đủ là độ điện thẩm tương đối. Hằng số này biểu thị tỉ số giữa độ điện thẩm của môi trường nào đó cần xét với độ điện thẩm chân không. Hằng số được biểu thị bằng biểu thức:
(trong đó: Cd là giá trị điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi
C0 là giá trị điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi là chân không)
Dưới đây là danh sách liệt kê hằng số điện môi của một số chất mà bạn đọc có thể tham khảo:
- Dầu hỏa: 2,1
- Thủy tinh: 5-10
- Giấy: 2
- Nước cất: 81
- Vận tốc ánh sáng trong chân không (kí hiệu là c) có giá trị xấp xỉ bằng 299 792 458 m·s−1.
Hằng số trong lĩnh vực hóa học
- Hằng số Avogadro biểu thị tỉ lệ giữa các số hạt cơ bản (ion, nguyên tử hoặc phân tử) và lượng chất có trong một mẫu. Hằng số Avogadro được kí hiệu ngắn gọn là N hoặc N0.
- Hằng số điện li là một giá trị có ý nghĩa thể hiện độ mạnh yếu của các chất (axit, bazơ và muối) trong dung dịch. Mỗi chất sẽ có một hằng số điện li tương ứng nhất định và hằng số này là không đổi, bất biến theo thời gian và chỉ chịu sự tác động bởi yếu tố nhiệt độ.
Hằng số có những ứng dụng gì?
Như vậy là chúng ta đã có những kiến thức nền tảng liên quan tới hằng số. Vậy hãy cùng nhau xem hằng số có những ứng dụng gì trong đời sống cũng như trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học nhé!
Trong lĩnh vực toán học, nhờ việc ứng dụng các giá trị hằng số, việc tính toán vốn phức tạp đã trở nên dễ dàng hơn. Không những vậy, trong quá trình nghiên cứu và khám phá các hằng số, các nhà khoa học đã nhận ra những định luật khoa học mới, đưa ra được lời giải thích chuẩn xác cho những bí ẩn khoa học tưởng chừng như sẽ không có lời giải.
Một trong những hằng số toán học nổi tiếng và được ứng dụng nhiều nhất chính là số π. Do có sự liên quan chặt chẽ với đường tròn nên hằng số π xuất hiện nhiều trong các công thức thiên về hình học và lượng giác. Số π này còn có cả trong phương pháp Monte Carlo. Đây là một phương pháp mới dùng để tính toán kết quả của những phép thử ngẫu nhiên nhiều lần. Ngoài ra, hai lĩnh vực khác có sử dụng số π là kĩ thuật địa chất để tính toán độ cong vênh và xác suất thống kê.
Một hằng số cũng không xa lạ gì khác là φ. Xuyên suốt chiều dài lịch sử loài người, con số này vẫn luôn được người ta coi là hiện thân của cái đẹp. Đó là lí do vì sao hằng số này thường được biết đến với cái tên tỉ lệ vàng. Số φ xuất hiện nhiều trong hội họa và kiến trúc. Đặc biệt trong thời kì Phục Hưng, các kiến trúc sư cũng rất chú trọng đến thiết kế công trình để có thể thỏa mãn được hằng số phi.
Một số công trình nổi tiếng chịu sự tác động của tỉ lệ vàng có thể kể đến như Kim Tự tháp Ai Cập cổ đại, Tháp Effiel… Ngoài ra ở Việt Nam, Tháp Rùa cũng được cho rằng là một công trình nổi tiếng chịu sự ảnh hưởng của hằng số phi.
Một số khái niệm liên quan cần nắm được khi tìm hiểu về hằng số
- Giới thiệu về biểu thức đại số
Bạn không thể làm đại số mà không sử dụng những thao tác với những biến, nhưng những biến hoàn toàn có thể gây ra nhầm lẫn. Nếu bạn không nắm rõ biến số là gì thì hãy tìm hiểu và thật kỹ về nó để trang bị cho mình những kiến thức cơ bản. - Đơn giản hóa biểu thức
Thuật ngữ là gì? Đa thức là những biểu thức có chứa những biến được nâng lên thành tổng thể những loại lũy thừa khác nhau và nhân với toàn bộ những loại số. Khi bạn thao tác với đa thức, bạn cần biết một chút ít từ vựng chuyên biệt và một trong những từ bạn cần tìm hiểu và khám phá rõ chính là ‘thuật ngữ’.
- Hằng số Ruby
Hằng số Ruby được coi như một biến, ngoại trừ giá trị của nó được cho là không đổi, bất biến trong suốt thời gian của chương trình. Trình thông dịch Ruby không thực sự thực thi giá trị hằng số của hằng số, nhưng nó sẽ có thể đưa ra cảnh báo nếu một chương trình thay đổi giá trị của hằng số (như trong ví dụ dưới đây) – p054constwarn.rb
- # p054constwarn.rb
- A_CONST = 10
- A_CONST = 20
Tạo cảnh báo nhắc nhở:
- p054constwarn.rb: 3: cảnh báo: đã khởi tạo hằng A_CONST
Về mặt thực tế, tên của các hằng số giống với tên của các biến cục bộ, ngoại trừ việc chúng được bắt đầu bằng chữ in hoa. Theo quy ước đã định sẵn, hầu hết các hằng số sẽ được viết bằng chữ hoa với dấu gạch dưới để có thể phân tách các từ. Tên lớp và mô-đun của Ruby cũng là hằng số, nhưng chúng được viết một cách thông thường bằng cách sử dụng chữ in hoa vốn có ban đầu.
Lưu ý rằng hằng số không tồn tại cho đến khi có một giá trị thực sự nào đó được gán cho chúng.
Mặc dù các hằng số không thay đổi những bạn hoàn toàn có thể sửa đổi trạng thái bên trong của các đối tượng mà hằng số tham chiếu, như chúng ta đã thấy trong p055constalter.rb
- # p055constalter.rb
- A_CONST = “Doshi”
- B_CONST = A_CONST
- A_CONST [0] = “J” # có thể thay đổi chuỗi được tham chiếu bởi hằng số
- đặt A_CONST # sẽ hiển thị Joshi
- đặt B_CONST # cũng hiển thị Joshi
Chú thích:
- Các hằng số được định nghĩa trong một lớp hoặc trong một mô-đun có thể được truy cập ở bất cứ nơi nào trong lớp hoặc mô-đun đó.
- Chúng có thể được truy cập bằng toán tử phạm vi bên ngoài lớp hoặc mô-đun, được thêm tiền tố bởi một biểu thức mà nó trả về lớp hoặc mô-đun thích hợp.
- Các hằng số được định nghĩa bên ngoài bất kỳ lớp hoặc mô-đun nào đều có thể được truy cập hoặc bằng cách sử dụng toán tử phạm vi không có tiền tố.
- Các hằng số có thể sẽ không được định nghĩa trong các phương thức.
- Các hằng số có thể được thêm vào các lớp và mô-đun hiện có từ bên ngoài bằng cách sử dụng tên lớp hoặc mô-đun và toán tử phạm vi trước tên hằng.
Hi vọng thông qua bài viết, bạn đọc sẽ có cái nhìn tổng quát về hằng số bao gồm hằng số là gì, hằng số được phân chia như thế nào, hằng số có những ứng dụng gì và một số khái niệm có liên quan đến hằng số. Đừng quên tìm đọc những bài viết bổ ích tiếp theo của thochu.net nhé!