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2008-09-02 23:57:54| 人氣399| 回應2 | 上一篇 | 下一篇

0.999… 。

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在完備的實數系中,循環小數0.999...,也可寫成0.bar{9}、0.dot{9}或 0.(9),表示一個等於1的實數。也就是說,「0.999...」所表示的數與「1」相同。長期以來,該等式被職業數學家所接受,並在教科書中講授。目前這個等式已經有各種各樣的證明,它們各有不同的嚴密性、背景假設都蘊含實數的阿基米德性(En:Archimedean field)、歷史文脈、以及目標受眾。

這類展開式的非唯一性不僅限於十進位系統。相同的現象也出現在其它的整數進位制中,數學家們也列舉出了一些1在非整數進位制中的寫法。這種現象也不是僅僅限於1的:對於每一個非零的有限小數,都存在另一種含有無窮多個9的寫法。由於簡便的原因,我們幾乎肯定使用有限小數的寫法,這樣就更加使人們誤以為沒有其它寫法了。實際上,一旦我們允許使用無限小數,那麼在所有的進位制中都有無窮多種替代的寫法。例如,18.3287與18.3286999...、18.3287000...,以及許多其它的寫法,都表示相同的數。這些各種各樣的等式被用來更好地理解分數的小數展開式的規律,以及一個簡單分形圖形──康托爾集合的結構。它們也出現在一個對整個實數的無窮集合的經典研究之中。

在過去數十年裡,數學教育的研究人員研究了學生們對該等式的接受程度。許多學生至少在一開始對該等式表示懷疑或無法接受。閱讀了教科書和以下的推理,並經過了教師教導後,大部分學生便被迫承認兩者是相等的。不過,他們往往仍然感到十分彆扭,而提供進一步的理由。學生們否定或肯定該等式的原因,通常是基於一些對實數的常見誤解;例如,每一個實數都有一個唯一的小數展開式,例如非零的無窮小應該存在,或者0.999...的展開式最終要停止。我們也可以構造出使該等式不成立的記數系統,但只能在初等數學中的標準實數系統之外進行。確實是這樣,有些記數系統含有「剛剛小於1」的數;這些數一般與0.999...無關(因為與之相關的在理論上和實踐上都沒有什麼用途),但在數學分析中引起了相當大的興趣。






簡介

0.999...是一個小數系統中的數,一些最簡單的0.999... = 1的證明都依賴於這個系統方便的算術性質。大部分的小數算術──加法、減法、乘法、除法,以及大小的比較,操作方法都與整數差不多。與整數一樣,任何兩個有限小數隻要數字不同,那麼數值也一定不同。特別地,任何一個形為0.99...9的數,其中只有有限個9,都是嚴格小於1的。

誤解0.999...中的「...」(省略號)的意義,是對0.999... = 1的誤解的其中一個原因。這裡省略號的用法與日常語言和0.99...9中的用法是不同的,0.99...9中的省略號意味著有限的部分被省略掉了。但是,當用來表示一個循環小數的時候,「...」則意味著無限的部分被省略掉了,這隻能用極限的數學概念來闡釋。這樣,「0.999...」所表示的實數,是收斂數列(0.9,0.99,0.999,0.9999,...)的極限。「0.999...」是一個數列的極限,從這方面講,對於0.999...=1這個等式就很直觀了。

與整數和有限小數的情況不一樣,一個數也可以用許多種其它的方法來表示。例如,如果使用分數,1⁄3 = 2⁄6。但是,一個數最多隻能用兩種無限小數的方法來表示。如果有兩種方法,那麼一種一定含有無窮多個9,而另外一種則一定從某一位開始就全是零。

0.999... = 1有許多證明,它們各有不同的嚴密性。一個嚴密的證明可以簡單地說明如下。考慮到兩個實數是相等的,若且唯若它們的差等於零。大部分人都同意,0.999...與1的差,就算存在也是非常的小(趨近零)。考慮到以上的收斂數列,我們可以證明這個差一定是小於任何一個正數的,也可以證明(詳細內容參見阿基米德原理),唯一具有這個性質的實數是零。由於差是零,可知1和0.999...是相等的。用相同的理由,也可以解釋為什麼0.333... = 1⁄3,0.111... = 1⁄9,等等。

證明

推想

0.999...是否為1?若使用減法直式計算(小數點後只列出五位,五位後省略):
  1.00000
─ 0.99999
──────
  0.00000

結果為0.000...,也就是0.0無限循環。因為小數點後五位之後還會一直填上0,始終無法找到最後一位來填上1。 1.(0) - 0.(9) = 0.(0),故1 = 0.(9)。







更多資料請看http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=0.999%E2%80%A6&variant=zh-tw




我覺得這個條目還滿有趣的XD
雖然後面的一些講解還滿難的看不懂= =





台長: ^三葉幸運草。
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緋櫻
還好
2008-09-04 18:05:25
肥魚
limit(x→無限大)1-(0.1)^x
2008-09-05 00:03:11
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