麗麗講給孩子的數學9:為什麼說0.9999……=1?

0.99999……=1,跟我們的直觀感覺不同。

明明0.99999……沒到1呀,怎麼就等於1了呢?

數學就是這麼反直覺,但是又確實是這麼回事。

下面我們來說明一下。

首先,咱們說一個大家都能懂的證明。

我們令n=0.99999……

下一步,兩邊等式兩邊同時乘以10,於是得到:

10n等於9.99999……

沒毛病,對不對?

好,我們再兩邊同時減去一個n,於是得到:

9n=9(n=0.99999……我們前面設定過)

那麼,我們再兩邊同時除以9,得到n=1,也就是說0.99999……=1

這是一個中學生都能看懂的證明,證明結果就是這樣,讓人不得不信。

可是你就是感覺奇怪,為了說服自己,我們需要點【極限與無窮】的知識了。

極限與無窮

0.99999……,是一個無限循環小數,它無限趨近於1。

這一步能懂吧?

在數軸上,0和1之間,你可以說還有無限個數。

哪怕是0.9和1之間,你都能找到無限個數——到這一步,你也能懂,對不?

接下來,我問你:0.99999……和1之間,你能找到一個數嗎?

沒有的,沒有數介於0.99999……和1之間。

如果說它不是1,那麼它和1之間相差的是什麼呢?

差的是什麼?你細想。

  • 是0.00000000……無限個0?

  • 這是個數嗎?

  • 不是,它甚至不是一個數,它是無窮小。

0後面永遠不會出現1,因為0.99999……這個數的9是在無限循環的,無限趨近於1。

如果你理解了上面這句話,你就能理解下面這句話。

0.99999……和1是等價的,且0.99999……必須等於1。

不然它們之間在數軸上要有空格,但事實是沒有空格——你找不到空格。

是不是越說越迷糊了?

其實,無窮的性質跟普通的數字完全不同。

也就是無限跟有限它不是一個概念。

很多人覺得自己懂無窮,然而你只知道無窮是【沒有盡頭】而已,或者你認為無窮是一個非常大非常大非常大的數。

這不對,無窮不是靜態的、固定的一個數,而是動態的【趨勢】。

  • 無窮大就是無限增加的趨勢;

  • 無窮小就是無限減小的趨勢;

  • 無限接近就是一直在接近,在接近的路上不停歇。

無窮,無限還分等級。

更快的趨勢叫高階無窮。

有趣的無窮:許多人弄不懂,是因為在用有限去理解無限

比如:

  • y=x^2就比y=x這個函數變化的趨勢更快,那麼y=x^2就是更高階的無窮大。

  • y=1/x^就比y=1/x這個函數變化的趨勢更快,那麼y=1/x^就是比y=1/x更高階的無窮小。

0.9999……無限接近於1,沒有數比它更接近,它是接近於1的最高階無窮,它就是1。

事實上在做高等數學題時,無限趨近於1,答案就是1。

比如,lim(n∞)1+1/n=1.

因為,當n∞時,1/n趨向於無窮小,0.000000……

在數軸上,1+1/n跟1是等價的,因為它實質上並沒有增加一個點。

如果不理解,那就想象,0.9999……等於0.33333……×3好了。

0.33333……就等於⅓,而×3=1.


這就是本期的分享了。

謝謝閱讀,本文結束。