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如何看待關于1與0.9999…,的大小爭論?

 學霸數學 2020-12-23

1770年歐拉曾經在《代數的要素》中證明過10=9.9999??,后來也有巴圖和謝波特在《實分析引論中》用閉區(qū)間套進行過證明,也有人用戴維金分割證明過1與0.99999??分割一樣,但是如何看待這些證明,與其大小的爭論?

無限循環(huán)小學0.99999....與1嚴格相等

這個問題并不能用初等數學的方法來理解,我下面舉幾個常見的初等方法

無懈可擊,對不對?但是我要說的是這三種方法只能幫助你直觀理解,但并不能把它們當成1=0.999.....的嚴格證明.為什么呢?因為0.99999....是無限循環(huán)小數,這的表示已經超出了我們認知的初等數學的范疇了;若類似的用以上這些方法,還可以簡單的證明出0.959....=0.96,這樣就陷入尷尬了,全部不成立了,整個數學都要崩塌了.怎么辦?

我們并不能用初等數學的方法合理解釋它,首先要理解從有理數構造實數的方法出發(fā),這時我們更加深刻的認識無理數,而不僅僅停留在我們的認知表面:

引入:設兩個非空有理數集合A和B,A并B為全體有理數,對任意的A中的數a,和B中的數b,滿足a<b,mj A和B構成有理數集的一個分割A/B.

A和B可能的情況中有一種:A中沒有最大數,B中沒有最小數,此時A/B中沒有確定任何有理數,即A和B中存在一個"空隙",這些空隙就表示無理數,于是我們重新對無理數下一個嚴格的定義:A/B是有理數的一個分割,若A中沒有最大數,B中沒有最小數,則稱分割A/B確定了一個無理數c,c大于A中任何有理數,小于B中任何有理數;

于是我們根據上面得到實數的嚴格定義:由全體有理數,以及有理數的分割所確定的全體無理數,構成的集合構成實數集.

通過對以上的有理數無理數實數的定義之后,我們就可以對0.999....=1進行嚴格證明了

設x=0.9999...,作兩個有理數集的分割

根據前面的定義可以知道,A/B確定了實數t=0.999....,分割C/D確定了實數1

為證明t=1,我們只需要證明這兩個分割是相同的,即證明A=C就可以了.

綜上所述,我們證明到A/B和C/D是相同的分割,因此0.999....=1

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