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0.9的循环为什么等于1

2023-03-10 17:01:34  来源:万物皆有源

要理解这个问题,我们先从数轴出发。

在我们眼里,数轴是一根再普通不过的横线,这根横线是连续的。

但真是这样吗?


(相关资料图)

数轴是由点构成的,每一个点对应一个数字。那我们仔细想一下,数字和数字无缝隙地连在一起意味着什么呢?我们肯定说不清。

这里只考虑有理数的情形。

我们知道,有理数都可以用m/n来表示,那么,两个不同的有理数之间就必然存在差值,也就是间隙,无论这个间隙多小,它一定存在。

那么,基于上述分析,数轴就不是连续的,而是点与点之间有间隔的:

图1

虽然这个间隔可以任意小,但间隔终归存在。

正是基于上述思想,数学家们定义了无穷小的概念:

无穷小比0大,但又比任何一个数字都小,也就是说,无穷小虽然比0大,但又无法用任何一个数字表示。

无穷小定义的要害就在于以无限对付无限:数轴上两个相邻的点可以靠近,但Δx也可以变得无限小。

首先明确数学上的点确实没有大小,因为数学理论认为,任意相邻的两个点之间,肯定存在无穷多个其它的点。如果点有大小,这个理论肯定不成立,因为只要有大小,总有塞不下的时候。

正是由于点没有大小,而点与点之间又肯定存在间隔,同时考虑到数学上无穷小比0大,但又比任何一个确定的数字都小的定义,所以我们可以这样假设:

图2

即数轴上每一个点的后面都拖着一个无穷小的尾巴。这样的假设与数学理论不存在矛盾:因为数轴上任意两个点之间的间隔都对应一个确定的数字,而这个无穷小的长度比任意两个相邻点之间的间隔都小。注意上图中的无穷小没有和它右边的点连在一起,以表示Δx比任何一个确定的数字都小的意思。数轴上相邻的两个点可以无限趋近,但无论怎么接近,Δx永远比这两个相邻点之间的间隔要小,但Δx不是一个没有大小的点。这里的Δx就是极限,它可以无限趋近于0,但却永远不会等于0。

我们假设图2中第一个点是1,第二个点是0.9的循环,0.9的循环向左无限向1靠近,当进入点1的Δx区域以后,两个数字间的区别就无法用任何一个数字表示出来,或者说,两个数字间已经无法再放进任何一个数字,这个时候我们就只能认为这两个数字相等。

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