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你知道0.999... 到底是1还是0?没想到,答案竟然是...

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数学这门学科常常让人感到困惑和迷惑,我们似乎永远无法逃离那些让人头疼的公式和难以解答的问题。


然而,当我们初次听到0.99999…等于1的时候,可能会感到震惊,因为它似乎与我们所熟悉的数学常识不符。


但是,如果我们仔细思考并对这个现象进行解释,就能看到数学的真正魅力所在。


其实,这个有关0.99999…等于1的问题,似乎从很早之前就已经开始传播了。


大家发现,1/9=0.111... 、2/9=0.222... 、3/9=0.333...以此类推。


因此,有人得出了一个结论:9/9=0.999... 也就是说,0.999...=1。


但,0.999...= 1 这个问题,大家都好像无法达成共识啊。



数学家们对这个问题一直争论不休,他们各自持有不同的观点,就像猪八戒和沙悟净争论谁的功夫更厉害一样,一点就着,争得面红耳赤。


其实这个问题看似有个最简单的证明,按照这种证明方法:1/3 = 0.333...通过同时乘以3,我们得到:1 = 0.999...


奇怪的是,这个证明并没有得到普遍的认可,反而引发了更多的争议。


弗雷德·里奇曼(Fred Richman)在1998年的一篇文章中提到了这个证明的说服力,他分析了人们为何会容易接受第一步等式的正确性,因为从小学开始我们就被教育1/3等于0.333...。


然而,大卫·托(David Tall)教授的调查显示,许多学生在看完这个证明后开始质疑这个等式的正确性。


实际上,仔细思考一下,你会发现“1/3=0.333...”和“1=0.999...”其实没有太大的区别,它们都让人感到难以接受。


就像很多人认为“0.999...只能越来越接近1,但并不能准确等于1”一样,关于“0.333...无限接近但并不等于1/3”的争议也依然存在。


图源:网络


这个问题并没有一个明确的解答。


这个数学谜题引发了无数的争论,每个人都有自己的观点和解释。


对于一些数学家来说,他们坚信0.999...=1,而另一些则对此持怀疑的态度。


有趣的是,还存在其他更加靠谱的证明方法来解释0.999...=1的问题。


让我们看看其中的一些证明吧。


首先是欧拉(Leonhard Euler)在1770年提出的证明,他在《代数的要素》(Elements of Algebra)中证明了10=9.999...。


图源:网络


后来的数学教材逐渐采用了更形式化的极限证明。


例如,1846年的美国教科书《大学算术》(The University Arithmetic)指出,在0.999...中,每增加一个9,它离1更近一步。


而1895年的另一本教科书《学校算术》(Arithmetic for School)则解释道,如果有非常多的9,那么0.999...和1就几乎相等了。


令人意外的是,这些形象的说法反而让学生们误以为0.999...其实是比1小的。


图源:网络


随着对实数的进一步理解,人们提出了一些更深入的证明方法来解释0.999...等于1的问题。


1982年,《实分析引论》(Introduction to Real Analysis)一书中的巴图(Robert G. Bartle)和谢波特(D. R. Sherbert)提出了一个区间套的证明。


他们指出,在一组区间套中,数轴上恰好有一个点包含在所有这些区间中。对于0.999...来说,它对应于区间套[0, 1]、[0.9, 1]、[0.99, 1]、[0.999, 1]等等。


图源:网络


而所有这些区间的唯一交点就是1,因此可以得出0.999...等于1的结论。


弗雷德·里奇曼在他的文章《0.999...等于1吗?》中提出了另一种证明方法,使用了戴德金分割。


他指出,所有比0.999...小的有理数都比1小,而可以证明所有小于1的有理数都在小数点后某处异于0.999...。


 这意味着0.999...和1的戴德金分割是完全一样的,从而可以得出0.999...等于1的结论


格里菲思(H. B. Griffiths)和希尔顿(P. J. Hilton)在1970年的《A Comprehensive Textbook of Classical Mathematics: A Contemporary Interpretation》一书中使用了柯西序列来给出另一个证明。


这些证明方法确实更加深入和具体,使我们能够更好地理解0.999...等于1的现象。



不同的证明方法反映出了数学家们对于这个问题的思考和观点。


无论我们采用哪种证明方法,它们都帮助我们更好地理解数学的魅力和复杂性。


尽管有越来越多的证明方法,但学生们对0.999...等于1的疑惑似乎从未减少过。


据品托(Pinto)和大卫·托教授的一份调查报告显示,当学生们用高级方法证明这个等式时,他们会感到惊讶并表示这是不正确的,他们认为0.999...显然应该比1小。


图源:网络


而在互联网上,这个数学问题也继续吸引着人们的讨论和关注。


在数学讨论组sci.math中,关于0.999...是否等于1的辩论被评为最受欢迎的话题之一。


在各种问答网站上,网友们也时常就这个问题展开激烈的讨论。


曾经获得诺贝尔奖的理查德·费曼(Richard Feynman)也曾以这个等式开过一句玩笑。


图源:网络


他曾说过:“如果让我背圆周率,我会背到小数点后762位,然后就说‘99999等等等’,就不再背了。”


这句玩笑背后隐藏着一个奇怪的笑点:在圆周率π的小数点后762位开始,连续出现6个数字9。


而费曼以“等等等”的方式结束这个数列,给人一种后面全是9的错觉,好像把π变成了一个有限的小数。


从那时以后,圆周率π小数点后762位就被戏称为费曼点(Feynman Point)。


尽管这个问题没有明确的答案,但它激发了人们对数学本质和直觉之间矛盾的思考。


一些人认为0.999...和1不相等,只是无限接近。


然而,也有人持相反的观点,认为这两个数是完全相等的。


无论我们如何解释这个问题,它都推动了数学的发展,帮助我们更好地理解数学的奥秘。


对我来说,这个问题引发了对数学思维和直觉之间关系的思考。


数学是一门充满惊喜和挑战的学科,它不仅仅是一堆公式和计算,更是一种思考方式。


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