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如何用基础数学证明0.999……=1?无穷带给人类的困惑和深层思考

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问小伙伴们一个问题:无限循环小说0.999......和1谁大?



如果你只有小学或者初中数学水平,大概率会认为1更大。

如果你有高中数学水平,大概率认为两者一样大,并能够给出简单的证明。

如果你有大学数学水平,也会认为两个数一样大,严格来讲并不是两个数,本来就是一个数。你甚至可以利用微积分等高等数学思想加以严格证明。

其实答案很简单,0.999......和1根本不存在大小的问题,因为两者本来就是一个数,当然一样大了。



其实利用实数和数轴的关系就可以通俗理解为什么两者是一个数。我们都知道实数与数轴上的点是一一对应的,两个实数之间不管多么靠近,一定存在其他实数,而且数量是无数个。

如果你理解了这点,问题就好办多了。

0.999......和1之间你能找到其他实数吗?

肯定找不到。如果你非要说自己能找到,请找出来一个留言告诉我。

既然找不到,就说明一个问题,0.999......和1本来就是一个数!

其实如果你是一个善于思考的小伙伴,上小学时就应该能悟出0.999......为什么等于1了。

小学课上老师经常说对我们讲1/3等于0.333......,相信很多人都接受吧。

那么把两边都乘以3,答案非常明了。

如果你不接受以上证明过程,再来一个更直接的。



设0.999......=x,很明显9.999......=10x。

后面的等式减去前面的等式,就是变成了9=9x,于是x=1。

证明结束。

但是,对于某些杠精来讲,无论如何都不能接受9.999......=10x,他们会说9.999......与0.999......相比,小数点后面少了一个9。

如果非要这样抬杠,神来了也没办法,因为我们不能把小数点后面的9全部写完,然后进行数量对比,看看到底谁的9多,是不是多一个9。

还有人会这样质疑:1比0.999......大了0.000......1,这看起来似乎很有道理,但其实毫无道理。

所谓的0.000......1根本不存在这样的数,既然后面有数字1,那就证明0.000......1小数点后面的0不是无限多个,不管再多也是有限的!



其实很明显,总结一点就是,认为0.999......和1不相等的小伙伴,都是用有限的思维方式去衡量无限的概念!

无限的概念,在人类数学史上确实给人们造成很大的困惑,甚至引发了三次数学危机。但时至今日,对于0.999......和1大小的问题,早就不是问题了。

一句话:我们不能用有限的思维方式去衡量无限的概念

就好比“自然数和偶数哪个多?”的问题,由于自然数包括奇数和偶数,是整体与局部的关系,很多人会想当然认为自然数比偶数多。



实际上自然数和偶数一样多,因为自然数和偶数能够做到一一对应,你随便找个自然数,都会有一个偶数与之对应,两者当然一样多了。

但是,很多人潜意识里很难接受自然数和偶数一样多的事实,究其原因,就是因为很多时候,我们会下意识地用有限的思维方式去衡量无限的概念。

再说一个相对高深的例子,实数是由有理数和无理数组成的,有理数和无理数都有无穷多个,你认为有理数和无理数谁多呢?



答案是:无理数更多,而且比有理数多得多!有理数的数量在无理数面前简直就是渣渣。可以这么通俗理解,有理数的数量是无穷,那么无理数的数量就是无穷的无穷。

无穷也是有等级之分的,专业术语描述就是“势”!

有理数和无理数在数轴上表示出来都是稠密的,都是紧挨在一起的,但无理数比有理数更稠密。

打个比方就明白了,比如说有100个人,分别代表100个有理数,这100个人紧挨在一起站成一排,彼此没有任何缝隙,这够稠密了吧?

但是不管这100个人之间有多稠密,都可以塞进无数个无理数(当然也可以塞进无数个有理数,这里就不具体展开详述了,展开的话估计一天也讲不完)。

有人可能会有疑问:100个人都已经站那么稠密了,还怎么塞进无理数呢?况且还是无数个无理数?



其实很简单,你只需要把无理数通俗理解为“鬼”就可以了!不管两个人挨得有多紧,都可以塞进无数个“鬼”!

其实无限的概念对我们理解宇宙也很有帮助,很多人会认为宇宙是无限大的,但每每想到无限大的宇宙到底是怎样一种存在状态,就会很困惑。

之所以会产生困惑,就是因为无限的概念超出了人类大脑能感知的范围,能理解的范围。

我们平时看到的任何事物都是有限的,因此,在有限的世界里感知到的真理,一旦遇到无限就会显得无能为力。

很多人接受宇宙是无限的,但无限的宇宙总是带给我们很大的困惑,正如0.999......与1的大小比较一样,同样带给很多人感知上的困惑。



很多人会下意识地去想象无限大的宇宙到底有多大,其实当我们这样想的时候,就注定不会有结果,因为我们其实一直在用有限的思维去衡量无限的宇宙。

最后,出一个有关无限的数学问题:

在数轴上随便砍一刀(假设这把刀没有厚度),砍到有理数的概率是多少呢?

答案是:0!

但是,砍到有理数的概率是0,不代表就不能砍到有理数!

说白了就是“概率为零的事件也有可能发生”!两者并不矛盾,至于为什么,这里就不详述了,留给大家思考,如果你能想明白,说明你对无限的概念有了更深的了解!



如果想不明白,也没关系,多数人其实都想不明白,数学专业的毕竟不多!

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