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  • 1 # 使用者200194283073

    又是0.999…和1是否相等的問題,看到很多答案用了極限相關的概念。我必須指出,這個問題被爭論這麼久,幾乎沒人在爭論“0.999…的極限是否等於1”,因為按照目前極限的定義,給0.999…取極限毫無疑問可以取到1,“最終能達到”的和“最終達不到”的都可以叫極限。

    問題的焦點在於,假如把0.999…看成一個數,一個小數點後無窮多位的小數,它的值是否和1相等。

    答案是:主流數學認為它們相等,並且能自圓其說;質疑的人有,因為在不同體系下,也可以認為0.999…<1,僅是無限接近,並非嚴格相等。例如,超實數系,非標準分析中,因為具體量化了無窮小,所以可認為0.999…和1的差為某種無窮小。

    如果兩種說法都各有道理,沒有“絕對正確”,那我們就需要權衡,哪種說法更符合常理。

    回答 @予一人 的問題:

    0.999…是有理數還是無理數?如果它是有理數,那麼它可以表為哪兩個整數之比?

    是有理數。如何推斷?

    0.9表示為分數:9/10;0.99表示為分數:99/100;0.999表示為分數:999/1000,依此類推,0.999…(小數點後n個9,n→∞)表示為分數應該是999…(n個9)/10^n。

    根據有理數的定義,兩個整數之比為有理數,所以0.999…是有理數。

    衍生問題/質疑1:哪裡有無窮位數的整數,這種整數不合理。

    我的回覆:為何小數點後能有無窮位,大家似乎都能接受,而整數就不能無窮位?雙標準。

    衍生問題/質疑2:那圓周率π、根號2按你這說法也該是有理數嘍,因為例如根號2能化成14142…/10000…。

    我的回覆:並不能,因為即使用兩個無限整數之比的形式,也並不嚴格等於根號2的值,只是一種十進位制形式的無限接近。為何不相等?你試試把14142…/10000…這麼個分數平方,看如何能算出2這個精確結果?

    2. 0.999…如果小於1,那麼根據實數的稠密性:任意兩個實數之間都可以再插入新的實數,那麼我們能否舉出哪怕一個這樣的數:它比0.999…大、又比1小?

    比0.999…大且比1小的數可以有無數個。有至少兩種方式可以找到:

    方法1:直接在0.999…後面再添一位,例如添個5,變成0.999…995。再添一位之後,小數位數比原來多一位,假如0.999…小數點後記作n位(n→∞),那再添一位後就變成了n+1位,依然是某種無窮多位。

    衍生質疑:不行啊!0.999…你從左往右寫,永遠寫不完,怎麼還能在後面再添一位?

    我的回覆:不是說無窮就不能再+1了。想象一條線段,上面有無數多個點,那我再在它右側添一個點,你會覺得添不了了嗎?

    方法2:假如將0.999…理解為數列0.9, 0.99, 0.999…在無窮遠處的值,那麼想象以下幾個數列:

    ① 0.5, 0.75, 0.875…

    ② 0.9, 0.99, 0.999…

    3. 即使可以承認1-0.999…=0.000…001,但右端這個數卻比任意正數都小,是否只能是零?

    右端這個數是某種無窮小,無窮小的定義是大於0且小於任意能取值的普通正數;無窮小和無窮大互為倒數。如果承認無窮小存在,那0.000…001這個結果沒必要非認為是0;如果不承認無窮小存在,那無窮大很孤單。

    類似討論還可以有很多。總之,目前主流數學對無窮大的理解和所建立的實數系下,沒有給0.999…或無窮小這類特殊值存在的空間,就只能認為0.999…=1,無窮小=0。但一個0.999…<1的數學體系是否更合常理,這個是有待更多人深入思考的。

    附上自己的B站影片:

    0.999…≠1?反駁0.999無限迴圈等於1的常見數學證明

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