丽丽讲给孩子的数学9:为什么说0.9999……=1?

0.99999……=1,跟我们的直观感觉不同。

明明0.99999……没到1呀,怎么就等于1了呢?

数学就是这么反直觉,但是又确实是这么回事。

下面我们来说明一下。

首先,咱们说一个大家都能懂的证明。

我们令n=0.99999……

下一步,两边等式两边同时乘以10,于是得到:

10n等于9.99999……

没毛病,对不对?

好,我们再两边同时减去一个n,于是得到:

9n=9(n=0.99999……我们前面设定过)

那么,我们再两边同时除以9,得到n=1,也就是说0.99999……=1

这是一个中学生都能看懂的证明,证明结果就是这样,让人不得不信。

可是你就是感觉奇怪,为了说服自己,我们需要点【极限与无穷】的知识了。

极限与无穷

0.99999……,是一个无限循环小数,它无限趋近于1。

这一步能懂吧?

在数轴上,0和1之间,你可以说还有无限个数。

哪怕是0.9和1之间,你都能找到无限个数——到这一步,你也能懂,对不?

接下来,我问你:0.99999……和1之间,你能找到一个数吗?

没有的,没有数介于0.99999……和1之间。

如果说它不是1,那么它和1之间相差的是什么呢?

差的是什么?你细想。

  • 是0.00000000……无限个0?

  • 这是个数吗?

  • 不是,它甚至不是一个数,它是无穷小。

0后面永远不会出现1,因为0.99999……这个数的9是在无限循环的,无限趋近于1。

如果你理解了上面这句话,你就能理解下面这句话。

0.99999……和1是等价的,且0.99999……必须等于1。

不然它们之间在数轴上要有空格,但事实是没有空格——你找不到空格。

是不是越说越迷糊了?

其实,无穷的性质跟普通的数字完全不同。

也就是无限跟有限它不是一个概念。

很多人觉得自己懂无穷,然而你只知道无穷是【没有尽头】而已,或者你认为无穷是一个非常大非常大非常大的数。

这不对,无穷不是静态的、固定的一个数,而是动态的【趋势】。

  • 无穷大就是无限增加的趋势;

  • 无穷小就是无限减小的趋势;

  • 无限接近就是一直在接近,在接近的路上不停歇。

无穷,无限还分等级。

更快的趋势叫高阶无穷。

有趣的无穷:许多人弄不懂,是因为在用有限去理解无限

比如:

  • y=x^2就比y=x这个函数变化的趋势更快,那么y=x^2就是更高阶的无穷大。

  • y=1/x^就比y=1/x这个函数变化的趋势更快,那么y=1/x^就是比y=1/x更高阶的无穷小。

0.9999……无限接近于1,没有数比它更接近,它是接近于1的最高阶无穷,它就是1。

事实上在做高等数学题时,无限趋近于1,答案就是1。

比如,lim(n∞)1+1/n=1.

因为,当n∞时,1/n趋向于无穷小,0.000000……

在数轴上,1+1/n跟1是等价的,因为它实质上并没有增加一个点。

如果不理解,那就想象,0.9999……等于0.33333……×3好了。

0.33333……就等于⅓,而×3=1.


这就是本期的分享了。

谢谢阅读,本文结束。