數系

在數學，數系指的是數的不同集合。

數系的例子包括：自然數、整數、有理數、無理數、複數等。

數系的邏輯

自然數

皮亞諾〔Giuseppe Peano〕替自然數建立以下的定義：

自然數中有0。
每一個自然數都必須有下一個自然數，並以S(a)表示。
自然數0前沒有自然數。
不同的自然數的下一個自然數都不同，即a=b即代表S(a)=S(b)，相反亦成立。
若一個特性0擁有，而往後的自然數都擁有，這特性則視為自然數擁有。

根據皮亞諾公理這五個定義，所有自然數的特性皆可推斷。而數一則以1=S(0)表示。

數系皆擁有等價關係，即：

自反性： $\forall x\in A,~~(x,x)\in R$
對稱性： $\forall x,y\in A,~~(x,y)\in R~~\implies ~~(y,x)\in R$
傳遞性： $\forall x,y,z\in A,~~~((x,y)\in R\wedge (y,z)\in R)~~\implies ~~(x,z)\in R$

定義下自然數可進行運算，以下為加法的定義：

a + 0 = a

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

〔這暗示S(a) = S(a + 0) = a + S(0) = a + 1，所以以下S(x)皆會寫成x + 1〕

以下為乘法的定義：

a × 0 = 0

a × (b + 1) = a × b + a

〔a × b亦可寫成a ‧ b或是ab〕

以下為指數的定義：

a⁰ = 1

a^{b + 1} = a^b × a

〔a^b亦會寫成a ^ b或是a ** b，特別是當上標不可使用的時候〕

整數

自然數可以以下方式擴展成整數，每一個非零的自然數a，就會出現一個整數-a，而它不是一個自然數。特別情形-0則定義為自然數0。後續函數亦可以S(-a) = - S(a - 1)的法則擴展至整數。

加法將以以下方法定義：

若a及b皆自然數，則-a + -b = -(a + b)。
若a為整數，則a + 0 = a。
若b為一非零整數，則a + b = (a - 1) + S(b)。

減法定義與加法相同，即a - b = a + - b。

乘法定義與自然數定義相同，但加入負負得正，負正得負的理念：

若a及b皆自然數，則a × -b = -a × b = -(ab)
若a及b皆自然數，則-a × -b = a × b = ab

有理數

有理數是整數（正整數、0、負整數）和分數的統稱，是整數和分數的集合。

由於任何一個整數或分數都可以化為十進製循環小數，反之，每一個十進製循環小數也能化為整數或分數，因此，有理數也可以定義為十進製循環小數。

在實數範圍內有理數和無理數都有無窮多個，兩者似乎是「同樣多」的。但從高等數學裏的「測度論」的角度來理解的話，無理數的測度要大於有理數的測度，所以無理數要比有理數「多一些」。如：根據測度論，在閉區間[0,1]內，有理數的測度為0，而無理數的測度為1。所以，在閉區間[0,1]內，無理數的個數要「遠多於」有理數的個數。