作者h2o1125 (123)
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标题Re: [中学] 关於无理数和0.999..的疑问
时间Fri Nov 9 02:20:52 2018
整个问题的核心 就在於 1-0.99999...的直观上
举个例子:
1/9=0.111111.....
1/9-0.11111...... 会不会有人说无限小 所以等於0
不会吧 因为直观上不会说出这样的说法
但是呢
1-0.99999... 就会有人说出 无限小 所以等於0
因为直观上好像就差了一点 但那一点就是无限小
但是严谨或正式的数学绝对不是这样
0.1111.... 跟0.99999... 都牵扯到一个定义 极限
不管用级数和或是数列 就是极限
那回到极限的定义 lim an=L iff give ε>0 ∣lim an -L∣<ε for some n
所以说 当你在写出0.1111.... 或0.999...时 就要清楚的了解到
要嘛这个东西要嘛是实数 要嘛就不是实数 而是不是实数 就是极限是否存在
这也是为什麽 有人说0.999...不一定是实数 我觉得很好笑与鬼扯
就是希尔伯特提过的 一个问题一定有是或否的答案
0.999...不可能同时是实数又不是实数 (当然要扯不同topology space就没意义)
所以 会说0.999...不一定是实数 观念就很差 把0.999..当成是一个不能处理的东西
举个例子 在非 hausdroff space空间下 一个数列可能同时收敛到2个点
也就是说 一个数列在合法的定义下有2个极限
所以说 我们处理无限 是用一个有限的定义方式去处理无限
而就0.999...与1的问题 不过就是一个障眼法而已
会把0.999...-1 说成无限小 在我个人认为 真的观念不够好
没有sense 会误人子弟 说成无限小 不就跟0.0000...000...1是一样的意思?
真正的无限小 指的是 give ε>0 ∣an∣<ε
请注意 为什麽要用an数列 如果an是常数数列 那an就是0
如果an不是常数数列 那an也是无限小
这个定义真正的内涵是 "要多小 就有多小,比你给的任何数还小"
所以为什麽我说动态的 就是通常是个数列
那如果是0 那就直接说0就好 不需要脱着裤子放屁 说因为无限小 所以=0
0.9999...与1的在实数轴上的距离 就是0 不是什麽无限小 反证法即可轻松证明
那为什麽有些人会觉得无限小 就是把0.999.. 感觉那个9会一直多下去
感觉那个9会一直多下去 其实是一种级数和 Sn=9*sum 10^-i 的感觉
所以会觉得有 "愈来愈接近"的感觉 那就是一种错觉
因为0.9999... 是一个数字 =L 这个数字不会一直动
自然不会用无限小来描述它与1的距离
就像我们不会说0.5与0.5的距离是无限小 会直接说是0
为什麽说没有sense 就是0.999...基本上这个符号已经描述了极限的过程
所以0.999... 这是一个极限值 如果不用这种观念 那很多算术没法做
像0.000000000..... 与1.0000000.... 这两个如何在不用极限下情况下做减法?
举个例子在严谨的步骤下 5*0.333.... 如何演算?
先证明0.3333... 的极限存在 有界+递增=L 再证明L=1/3 再计算5*L
所以说 会把1-0.999...讲成是无限小的人 观念就差很多
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1F:→ Vulpix : 只认识实数的人谈无限小是不严谨的没错,但认识超实 11/09 02:25
2F:→ Vulpix : 数的人,无限小都是严谨的实体。无限小并没有包含 11/09 02:28
3F:→ Vulpix : 那个奇怪的0.00...01,但是[0.1,0.01,0.001,...]是 11/09 02:30
4F:→ Vulpix : 超实数中一个非0的无限小,也是[0.9,0.99,0.999,..] 11/09 02:30
5F:→ Vulpix : 与1的差值。数列<a_n>取极限这个过程从超实数的观点 11/09 02:32
6F:→ Vulpix : 来看就是一个把无限小从数列中扣除而已。 11/09 02:33
7F:→ Vulpix : (比较精确的说法是取标准部份。)这只是语言不同,没 11/09 02:34
8F:→ Vulpix : 有什麽观念很差这种说法。一个不认识实数的人也可以 11/09 02:34
9F:→ Vulpix : 用有理柯西数列去表示实数(这正是多数人的用法,只 11/09 02:35
10F:→ Vulpix : 是大家都用同一个递增有上界的数列),但是对认识实 11/09 02:36
11F:→ Vulpix : 数的人来说,已经把实数看作是实体了,不用每次使用 11/09 02:37
12F:→ Vulpix : 都想成一串有理数的逼近。 11/09 02:38
13F:→ Vulpix : 修一句:来看就是把一个无限小从超实数中扣除而已。 11/09 02:39
14F:→ Vulpix : 我用超实数算一遍5*0.333....给你看: 11/09 02:44
15F:→ Vulpix : 5=[5,5,5,...], 0.333...=st[0.3,0.33,0.333,...] 11/09 02:45
16F:→ Vulpix : 相乘=st[1.5,1.65,1.665,1.6665,...] 11/09 02:45
17F:→ Vulpix : =st(5/3+[-1/6,-1/60,-1/600,...])=5/3 11/09 02:46
18F:→ Vulpix : 那个[-1/6,-1/60,-1/600,...]就是一个无限小。他和 11/09 02:47
19F:→ Vulpix : 其他无限小之间可以运算,例如他是[1,0.1,0.01,...] 11/09 02:48
20F:→ Vulpix : 的-1/6倍。他的平方也是另一个无限小:[1/36,1/3600 11/09 02:51
21F:→ Vulpix : ,1/216000,...]。 11/09 02:52
22F:→ Vulpix : 定义出超实数的意义主要是让「无限小」和「无限大」 11/09 03:18
23F:→ Vulpix : 能够做代数运算。超复数系仍然代数封闭这一点也令人 11/09 03:20
24F:→ Vulpix : 高兴。都只是因为这样定义方便,也让无限小/大能被 11/09 03:21
25F:→ Vulpix : 直观地正视。 11/09 03:21
26F:推 Desperato : 希尔伯特不是已经被哥德尔打脸了吗(欸 11/09 11:16
27F:→ Vulpix : 不是cardinality的无限大啦>"<两个结构不能彼此包含 11/09 13:16
28F:→ Vulpix : 这边的无限大用实数的观点来看待的话就是数列暴冲的 11/09 13:19
29F:→ Vulpix : 快慢程度。 11/09 13:19
30F:→ arthurduh1 : 1. 撇开哥德尔不完备定理, 希尔伯特原本的叙述也 11/09 13:57
31F:→ arthurduh1 : 不是这样用的. 他们讲的东西涉及可证性, 但我们 11/09 13:58
32F:→ arthurduh1 : 这里说的就只是 "定义". 定义没啥好证明的, 11/09 13:59
33F:→ arthurduh1 : 也没有什麽对不对, 只有好不好. 11/09 14:00
34F:→ arthurduh1 : 2. 上一篇就提过的, 一直讲无穷小可能真的会造成 11/09 14:02
35F:→ arthurduh1 : 初学者混乱. 毕竟如你一般有读过实数完备性的人 11/09 14:03
36F:→ arthurduh1 : 都无法接受了. 但是你开口闭口批评以不同角度 11/09 14:04
37F:→ arthurduh1 : 去思考这件事情的人, 这就是另一件事了. 11/09 14:05
38F:→ arthurduh1 : 比如说一个只会实数的人, 觉得复数不实用没关系. 11/09 14:07
39F:→ arthurduh1 : 但他如果一直说: x^2+1=0 就是无解, 特地造出 11/09 14:07
40F:→ arthurduh1 : 复数的人根本没常识. 你会怎麽想? 11/09 14:08
41F:→ arthurduh1 : 3. 也不是 "不一定是实数", 是 "不一定要当实数". 11/09 14:18
42F:→ arthurduh1 : 你可以回去看我原文的推文. 比如 1 不一定要当 11/09 14:19
43F:→ arthurduh1 : 正整数, 可以看做 Z_7 里的乘法单位元. 11/09 14:19
44F:→ arthurduh1 : 同时也没人说不当实数就不能处理. 私信提到的 11/09 14:20
45F:→ arthurduh1 : wiki 0.999... 条目, Revisiting subtraction 11/09 14:20
46F:→ arthurduh1 : 小节, 就是把它当成某种 semiring 的元素来处理. 11/09 14:21
47F:→ arthurduh1 : 4. 直观不能当证明, 但能帮助理解. 公理本身就是 11/09 14:28
48F:→ arthurduh1 : 被选择接受的直观. 比如说无限大不是实数, 但 11/09 14:28
49F:→ arthurduh1 : 对於无限大的某些直观, 促使我们订出了 11/09 14:29
50F:→ arthurduh1 : Real projective line 等等纳入无限大的数系. 11/09 14:30
51F:→ arthurduh1 : (也许说 Extended real number line 会更好) 11/09 14:31