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1 # 雅林數學
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2 # 放手家長
任意兩個有理數之間可以插入一個有理數,例如兩個有理數的平均值,這個性質告訴我們有理數要多密集有多密集,這叫有理數數是稠密的,任意的兩個有理數之間還可以插入無理數,這就把有理數隔斷了,所以不能說有理數是連續的。
任意兩個有理數之間可以插入一個有理數,例如兩個有理數的平均值,這個性質告訴我們有理數要多密集有多密集,這叫有理數數是稠密的,任意的兩個有理數之間還可以插入無理數,這就把有理數隔斷了,所以不能說有理數是連續的。
這個問題實際上已經達到了數論的邊緣,在高等數學中才能真正的回答。在這裡我進行通俗化講解,其論證過程雖然不符合嚴謹的數學要求,但也能從理解的意義上說清道理。
從實數的稠密性談起:實數有2個性質,分別叫做“連續性”和“稠密性”,其中稠密性在初等數學中沒有提到,高考時也不涉及。把稠密性的意思進行通俗化解釋,就是:任意兩個實數之間,都存在無窮多個實數(這些實數是連續的,其中包含有理數和無理數);也可以理解為:數軸上任意兩點之間(任意兩個實數之間)都存在一段不包含端點的數軸(無窮多連續的實數),無論這段數軸有多短,其上都具備完整數軸的所有特徵。
從數軸談起:數軸,也就是實數軸。數軸上的點和實數存在一一對應關係。實數範圍是(-∞,+∞)。如果我們取兩個實數為0和1,就會得到數軸上的一段,用區間表示為(0,1),雖然這個區間是有界的,區間長度(1)也非常短,但由於區間為開區間,實際上其上的實數向左趨零時是“無限靠近、用不到達”,近似於數軸上的向左“無限遠、用不到達”;向右趨1時,也是“無限靠近、用不到達”(理解為數的大小,即為無限小),近似於數軸上的向右“無限遠、用不到達”(理解為數的大小,即為無限大)。如果把(0,1)的中點0.5設定為基點(或者理解為參照點,類似原點0),那麼0.4就可以理解為-0.1,0.6就可以理解為0.1。我們在此基礎上重新理解這段數軸:有了向右為正方向,0.5為原點,向左為負方向,這段數軸距離完整數軸只差一個要素:單位長度。如果設定單位長度為-0.0000000000……00001為單位長度(1),那麼此時這段數軸的右端點就可以理解為+∞了。這樣畫出來的數軸,和完整數軸有多大卻別呢。
如果你認為(0,1)中的0和1距離還太遠,那麼,我們可以去任意近的兩個數a、b,獲得區間(a,b),比如(0.0000001,0.00002),使用上面的操作方法,仍然可以獲得一條近似完整的數軸。
結論:由於所取的兩個端點數可以是任意的,所以我們可以得出結論:任意兩個實數(無論是有理數還是無理數)對應的點之間都存在一段連續的數軸,或者說,任意兩個實數之間都存在無窮多連續的實數,其中有無窮多有理數,也有無窮多無理數。
該結論的一個子結論是:任意兩個有理數之間都有無窮多個實數,其中有無窮多個有理數,也有無窮多個無理數。
再換個說法:任意兩個有理數之間,都有無窮多個無理數。
所以,最終結論是:有理數是不連續的。