1=0.99999的悖论解决了怎么是无法解决的吗?

关于循环数0.999…99是否等于1数百年湔大数学家欧拉曾证明过0.999…99等于1,其证明过程为:令x=0.999…99显然x满足10x=9+x,解方程得x=1所以0.999…=1。但是这个证明是有问题的欧拉不考虑小数进位問题,所以犯错了如果考虑进位,10X=9十X是不成立的10x=9+X=9+0.9…99(小数点后9的个数仍然为n个)是存在进位错误的,因为10x0.99…99=9.99…90(小数点后9的个数为n-1)而欧拉则认为10X0.99…99=9.99…99(小数点后9的个数为n,不符合乘法运算进位法则)实际上1-0.99…99=0.00…01而不是零。例如循环数0.99…99乘上循环数100…00如果进位正确則结果为0.99…99X100…00=99…99而用欧拉存在进位错误的算法0.99…99X100…00=99…99.99…99这显然是错误的。

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在的系中0.999…,也可写成 或 表礻一个的,即“0.999…”所表示的数与“”相同目前该等式已经有各式各样的式;它们各有不同的严谨性、背景假设,且都蕴含实数的即、历史文脉、以及。
这类展开式的非唯一性不仅限于系统相同的现象也出现在其它的中,数学家们也列举出了一些1在中的写法这种现潒也不是仅仅限于1的:对于每一个非零的,都存在另一种含有无穷多个9的写法由于简便的原因,我们几乎肯定使用有限的写法这样就哽加使人们误以为没有其它写法了,实际上一旦我们允许使用,那么在所有的进位制中都有无穷多种替代的写法例如,18.3287与18.3286999…、18.3287000…以忣许多其它的写法,都表示相同的数这些各种各样的等式被用来更好地理解的小数展开式的规律,以及一个简单图形──的结构它们吔出现在一个对整个实数的无穷集合的经典研究之中。

在过去数十年里许多的研究人员研究了大众及们对该等式的接受程度,许多学生茬学习开始时怀疑或拒绝该等式而后许多学生被、教科书和如下章节的算术推论说服接受两者是相等的,尽管如此许多人们仍常感到懷疑,而提出进一步的辩解这经常是由于存在不少对数学错误的观念等的背后因素(参见以下一章节),例如认为每一个实数都有唯一嘚一个以及认为(),并且将0.999…视为一个不定值即该值只是一直不断无限的微微扩张变大,因此与1的差永远是无限小而不是因此“詠远都差一点”。我们可以构造出符合这些直观的但是只能在用于初等数学或多数更高等数学中的标准系统之外进行,的确某些设计含有“恰恰小于1”的数,不过这些数一般与0.999…无关(因为与之相关的理论上和实践上都皆无实质用途),但在中引起了相当大的关注

0.999…是书写于小数记数系统中的一个数,读作:“零点九九循环”一些最简单的0.999… = 1的证明都依赖于这个系统方便的性质。大多数的小数算術──、、、以及大小的,使用与差不多的数位层次的操作与整数一样,任何两个有限小数只要数位不同那么数值也一定不同。特別地任何一个形如0.99…9的数,只要只得有限个这些9最终会停止,则该数都是严格小于1的
误解0.999…中的“…”()的意义,是误解0.9999… = 1的其Φ一个原因这里省略号的用法与日常语言和0.99…9中的用法是不同的,0.99…9中的省略号意味着有限的部分被省略掉了但是,当用来表示一个嘚时候“…”则意味着无限的部分被省略掉了,这只能用的数学概念来阐释作为使用传统数学的结果,指派给记数表示式“0.999…”的值萣义为一个实数该实数为(0.9,0.990.999,0.99990.99999,…)的极限“0.999…”是一个数列的极限,从而对于0.999…=1这个等式就很直观了。
与整数和有限小数嘚情况不一样其实记数法也可以多种方式表示单一个数值。例如如果使用,但是,一个数最多只能用两种无限小数的方法来表示洳果有两种方法,那么其中一种一定从某一位开始全是循环重复的9而另外一种则一定从某一位开始就全是循环重复的零。
0.999… = 1 有许多证明它们各有不同的。一个严谨的证明可以简单地说明如下考虑到两个其实是同一个的,它们的差等于零大部分人都同意,0.999…与 1 的差僦算存在也是非常的小(实际上根本不存在,即差等于0)考虑到以上的收敛数列,我们可以证明这个差的大小一定是小于任何一个正数的吔可以证明(详细内容参见),唯一具有这个性质的实数是零由于差是,可知 1 和 0.999…是同一数用相同的理由,也可以解释为什么“”;洏该等式上3倍后成为“0.999…

  

  

结果为0.000…也就是后面的0无限循环。这两个数目在这里是无限循环小数小数点后五位之后还会一直填上0,始终無法找到最后一位来填上1因为如果补上1就会成为有限小数。1.000… - 0.999… = 0.000… = 0故1 = 0.999…。
这假设了0.999…没有“最后的9”、这些无限循环小数的小数点后嘚位数为的(可以由第一个数位一个位一个位数下去而于有限次数到任一个数位)(这已得出0.999…没有“最后的9”)、1.000… - 0.999…的结果存在小数表示式运算结果将没有“最后的1”,所以1与0.999…没有值

  

无限小数是有限小数的一个必要的延伸,其中一个原因是用来表示分数用,一個像的简单整数除法便变成了一个循环小数0.333…,其中有无穷多个数字3利用这个小数,很快就能得到一个
这个证明的另外一种形式是鼡乘以9。

由于两个方程都是正确的因此根据相等关系的,0.999…一定等于1类似地,且。所以0.999…一定等于1。

另外一种证明更加适用于其咜循环小数当一个乘以时,其数字不变但小数点向右移了一位。因此 × 0.999…等于9.999…它比原来的数大9。

考虑从9.999…减去0.999…我们可以一位┅位地减;在小数点后的每一位,结果都是9 - 9也就是0。但末尾的零并不能改变一个数所以相差精确地是9。最后一个步骤用到了代数设0.999… = c,则10c ? c = 9也就是9c = 9。等式两端除以9便得证:c = 1。用一系列方程来表示就是

以上两个证明中的位数操作的正确性,并不需要盲目相信也無需视为公理;它是从小数和所表示的数之间的基本关系得出的。这个关系可以用几个等价的方法来表示,已经规定了0.999…和1都表示相同嘚实数

由于0.999…的问题并不影响数学的正式发展,因此我们可以暂缓进行研究直到证明了的基本定理为止。其中一个要求是要刻划所囿能表示成小数的实数的特征,由一个可选择的符号、构成整数部分的有限个数字、一个以及构成小数部分的一系列数字组成。为了讨論0.999…的目的我们可以把整数部分概括为b0,并可以忽略负号这样小数展开式就具有如下的形式:

小数部分与整数部分不一样,整数部分呮能有有限个数字而小数部分则可以有无穷多个数字。这一点是至关重要的这是一个,所以500中的5是50中的5的十倍而0.05中的5则是0.5中的5的十汾之一。

也许小数展开式最常见的发展是把它们定义为的和。一般地:

对于0.999…来说我们可以使用的定理:

由于0.999…是公比为的等比级数嘚和,应用以上定理很快就可以得出证明了:

这个证明(实际上是10等于9.999…)早在1770年就在数学家的作品《Elements of Algebra》(《》)中出现了。

四进制的尛数数列(0.30.33,0.333……)收敛于1。

等比级数的和本身是一个比欧拉还要早的结果。一个典型的18世纪的推导用到了逐项的操作类似于以仩的。直到1811年Bonnycastle的教科书《An Introduction to Algebra》(《代数的介绍》)依然使用这种等比级数的方法来证明对0.999…使用的策略是正当的。在19世纪这种在当时被鉯为随随便便的求和方法遭到了反对,这样便导致了现在仍然占有支配地位的定义:一个级数的和定义为数列的部分和的极限该定理的┅个对应的证明,明确地把这个数列计算出来了;这可以在任何一本以证明为基础的微积分或数学分析的教科书中找到

对于数列(x0x1x2,…)来说如果当n增大时,距离|x ? xn|变得任意地小那么这个数列就具有x。0.999… = 1的表述可以用极限的概念来阐释和证明:

最后一个步骤—lim 1/10n = 0—通常由实数拥有这一原理来证明。这个以极限为基础的对0.999…的看法有时会用比较引人注意但不太精确的话语来表达。例如在1846年的美國教科书《大学算术》(《The University Arithmetic》)中有这么一句:“0.999+,到无穷远处等于1这是因为每加上一个9,都会使它的值更加接近于1”(.999 +, continued to

以上的级数定義是一个用小数展开式来定义实数的简单的方法。还有一种补充的方法是相反的过程:对于一个给定的实数,定义一个相关的小数展開式

如果知道一个实数x位于[0, 10]内(也就是说,这个实数大于或等于0而小于或等于10),我们就可以想像把这个区间分成十个部分只在终點处相重叠:[0, 1]、[1, 2]、[2, 3],依此类推直到[9, 10]。实数x一定是属于这十个区间的一个;如果它属于[2, 3]我们就把数字“2”记录下来,并把这个区间再细汾成十个子区间:[2, 2.1]、[2.1, 2.2]、…、[2.8, 2.9]、[2.9, 3]把这个过程一直继续下去,我们便得到了一个无穷的序列由无穷个数字b0b1b2b3、…来标示,并记

在这种形式中1 = 1.000…而且1 = 0.999…的事实,反映了1既位于[0, 1]又位于[1, 2],所以我们在寻找它的数字时可以选择任意一个子区间。为了保证这种记法没有滥用“=”号我们需要一种办法来为每一个小数重新构造一个唯一的实数。这可以用极限来实现但是还有其它的方法。

一个简单的选择是,它保证只要给出了一个长度趋近于零的闭区间套序列那么这些区间套的就正好是一个实数。这样b0.b1b2b3…便定义为包含在所有的区间[b0, b0 + 1](对於任意有限个9)的唯一的实数。由于1是所有这些区间的公共元素因此0.999… = 1。

区间套定理通常是建立在一个更加基本的实数特征之上的:的存在为了直接利用这些事物,我们可以把b0.b1b2b3…定义为集合{b0b0.b1b0.b1b2…}的最小上界。然后我们就可以证明这种定义(或区间套的定义)与划汾的过程是一致的,再一次证明了0.999…

有些方法用明确把实数定义为一定的──0、1、2、3,依此类推──从零开始并继续增加这样每一个洎然数都有一个后继者。我们可以把自然数的概念延伸到负数得出所有的整数,并可以进一步延伸到比例得出所有的有理数。这些数系伴随着加法、减法、乘法和除法的算术更加微妙地,它们还包括这样一个数就可以与另一个进行比较,并发现是大于、小于还是等于。

从有理数到实数的一步是一个很大的延伸。至少有两种常见的方法来达到这一步它们都在1872年出版:,以及直接用到这些结构嘚0.999… = 1的证明,现在已经无法在实分析的教科书中找到了;最近几个年代的趋势是使用公理化的分析。即使提供了这样的一个结构它也通常被用来证明实数的公理,从而为以上的证明提供证据然而,有些作者表达了从一个结构开始才是逻辑上更恰当的想法这样得出的證明就更加完备了。

在的方法中每一个实数x定义为所有小于x的有理数所组成的无穷集合。比如说实数1就是所有小于1的有理数的集合。烸一个正的小数展开式很容易决定了一个戴德金分割:小于某个展开阶段的有理数的集合所以实数0.999…是有理数r的集合,使得r < 0或r < 0.9,或r < 0.99戓r小于其它具有 形式的数。0.999…的每一个元素都小于1因此它是实数1的一个元素。反过来1的一个元素是有理数 ,也就是由于0.999…和1包含相哃的有理数,因此它们是相同的集合:0.999… = 1

把实数定义为戴德金分割,首先由在1872年出版 以上把每一个小数展开式分配一个实数的方法,應归于弗雷德·里奇曼在《Mathematics 1?”(“0.999… = 1吗”)的演讲稿,主要是为大学的数学教师尤其是初级/高级程度,以及他们的学生而作里奇曼注意到,在有理数的任何一个中取戴德金分割都得到相同的结果;特别地,他用到了(分母为10的幂的分数)这样便更快得出证明了:“所以,我们看到在实数的传统定义中,方程 0.9* = 1 在一开始就建立了”把这个步骤再作进一步的修改,便得到了另外一个结构里奇曼對描述这个结构更感兴趣;参见以下的“”。

另外一种构造实数的方法间接地用到了有理数的排序。首先有理数xy之间的距离定义为絕对值|x ? y|,其中绝对值|z|定义为z和?z的最大值因此总是非负的。这样实数便被定义为关于这个距离的具有性质的有理数序列也就是说,烸一个实数都是一个的数列(x0x1x2…)。这是一个从自然数到有理数的使得对于任何正有理数δ,总存在一个N,使得对于所有的mn > N都囿|xm ? xn| ≤ δ。(两项之间的距离变得比任何正的有理数都要小。)

如果(xn)和(yn)是两个柯西数列,那么如果数列(xn ? yn)有极限0这两个数列便定义为相等的。把小数b0.b1b2b3…拆开来便得到了一个有理数序列,它是柯西序列;这个序列对应的实数被定义为这个小数的值所以,在這种形式中我们的任务就是要证明,有理数序列

有极限0对于n = 0、1、2、…,考虑数列的第n项我们需要证明

这个极限是大家都明白的;一個可能的证明,是在的定义中对于ε =

interpretation》(《一本经典数学的综合教科书:一个当代的阐释》)。这本书是特别为了以当代的眼光回顾一些熟悉的数学概念而作的

0.999… = 1的证明,立刻可以进行两种推广首先,对于每一个非零的有限小数(也就是说从某一位开始全是零),嘟存在另外一个与其相等的数从某一位开始全是9。例如0.24999…等于0.25,就像我们考虑的特殊情况这些数正好是十进分数,而且是稠密的

其次,一个类似的定理可以应用到任何一个或例如,在中0.111…等于1;而在中,0.222…等于1实分析的教科书很有可能略过0.999…的特殊情况,而從一开始就介绍这两种推广的一种或两种

1的其它表示法也出现在非整数进位制中。例如在中,两个标准的表示法就是1.000…和0.101010…此外还囿无穷多种含有相邻的1的表示法,如0.110.1011,0.101011等等一般地,对于的1和2之间的qq进制中都有无穷多种1的展开式。而另一方面依然存在不可數个q(包括所有大于1的自然数),使得在q进制中只有一种1的展开式除了显然的1.000…。这个结果首先由、Miklos

一个更加深远的推广提到了。在這些进位制中一个数也有多种表示法,在某种意义上来说难度甚至更大例如:

Marko Petkov?ek证明了这种歧义是使用进位制的必然结果:对于任何┅个把所有实数命名的系统,总有无穷多个实数有多种表示法而这些实数所组成的集合又是稠密的。他把这个证明称为“一个基本的指導性的练习”:它包含了把各位数的集合视为并注意到它们的实数表示法可以由给出。

0.999…的其中一个应用出现在基本中。1802年H·古得温出版了一份观察资料,描述了分母为一定的的分数的小数展开式中9的出现。例子包括:

E·米迪在1836年证明了关于这类分数的一个一般的结果现在称为。当初出版时没有写得很清楚我们也不知道他的证明是不是直接提到了0.999…,但至少有一个W·G·莱维特的现代证明是这样的。如果我们可以证明,一个具有形式0.b1b2b3…的小数是正整数那么它就一定是0.999…,这也就是定理中9的来源在这个方向上继续做研究,就可以得絀诸如、、、元素的以及等概念。

康托尔集合中1/42/3和1的位置。

回到实分析的主题上三进制中的类似等式0.222… = 1在刻划──一个最简单的嘚特征中,扮演了一个十分重要的角色:

  • 一个中的点位于康托尔集合内当且仅当它在三进制中可以只用数字0和2来表示。

小数中的第n位反映了在第n个阶段时点的位置例如,点??3可以如常地表示为0.2或0.2000…这是因为它位于第一个删除部分的右面,以及以后所有的删除部分的咗面点1?3则不表示为0.1,而表示为0.0222…这是因为它位于第一个删除部分的左面,以及以后所有的删除部分的右面

重复的9还出现在另外一個康托尔的研究成果中。在应用来证明单位区间的时必须要考虑到这种因素。这种证明需要根据小数展开式来断言两个实数是不同的所以我们需要避免诸如0.2和0.1999…之类的数对。一个简单的方法把所有的实数表示为无限小数;相反的方法便排除了重复的9的可能性一个可能哽加接近于康托尔原先的证明的变体,实际上使用了二进制把三进制展开式转换为二进制展开式,我们也可以证明康托尔集合的不可数性

许多学习数学的往往怀疑、难以接受0.999… = 1的等式,其原因有很多从根本不相同的外观,到对概念的深度疑虑乃至对()的本性的异議,以及不少对数学错误的观念等背后的因素从而造成了这种混淆;

  • 许多学生认为,并且将0.999…视为一个不定值即该值只是一直不断无限的微微扩张变大,因此与1的差永远是无限小而不是因此“永远都差一点”。
  • 学生们常常“坚信一个数能用一种且只能用一种小数的方法来表示”看到两个明显不同的小数,表示的却是相同的实数这似乎是一个,而表面上熟悉的数1更使这个1=0.99999的悖论解决了加深。
  • 有些學生把“0.999…”(或类似的记法)理解为很长但有限的一串9也许长度是可变的、未特别指出的。如果他们接受了有无穷多个9的事实他们仍然可能认为“在无穷远处”“有最后的一个9”。
  • 直觉和模棱两可的教导都让学生觉得数列的极限是一个无限的过程,而不是一个确定嘚值因为一个数列不一定就有极限。如果他们明白了数列和它的极限的差别他们就有可能把“0.999…”理解为数列,而不是它的极限
  • 有些学生相信的值最多只是一个估计,也就是

这些想法在标准实数系(指具有的)中都是错误的,但在其它数系中则有可能是正确的(要求相应数系不具备因为要求数系中没有)。这些系统要么是为一般的数学用途而发明要么就是作为指导性的,使人们更好地理解0.999…

許多这些解释都是教授发现的,他研究了造成学生们误解的教导方法的特征他访问了他的学生以决定为什么大多数人在一开始都拒绝接受该等式,发现“学生们仍然继续把0.999…视为一个越来越接近1的数列而不是一个定值,因为‘你没有指定它有多少位’或‘在所有小于1的尛数中它是最大的数。’”

在所有初等的证明中用0.333… = 1?3乘以3表面上是使学生们迫不得已接受0.999… = 1的一个成功的策略。但是面对着对第┅个等式的相信以及对第二个等式的怀疑,有些学生要么就开始怀疑第一个等式要么干脆就感到灰心丧气了。更加复杂的方法也不是┿分有效的;有些学生完全可以应用严格的定义,但当他们被一个高等数学的结果包括0.999…所震惊时,依然退回到直觉的形象上去了例洳,有一个学习实分析的学生能够用的定义来证明0.333… = 1?3,但仍然坚称0.999…< 1基于他早前对长除法的理解。其他学生也能够证明1?3 = 0.333…但是,面对着以上的仍然坚称“逻辑”能代替数学运算。

讲了一个故事:有一个十分聪明的学习微积分的学生他“对我在课堂上讲的几乎所有内容都要提出一番异议,但对他的计算器深信不疑”他相信,九个数字就是学习数学所需要的一切包括计算23的平方根。这位学生對9.99… = 10的极限证法感到别扭称其为“一个难以想像的无限增长过程”。

作为的数学学习的“”的一部分杜宾斯基和他的合作者在2005年提出:任何一个学生,只要把0.999…设想为一个有限的、不确定的数串与1的差是无穷小,那么他就“还没有对无限小数形成一个完整的过程概念”其他对0.999…有了完整的过程概念的学生,仍不一定能把这个过程“概括”成一个“对象概念”就像他们对1的对象概念那样,所以仍然覺得0.999…和1是不一致的杜宾斯基还把这种概括的能力与把1?3视为一个独立的数,以及与把实数的集合视为一个整体联系起来

随着的崛起,关于0.999…的讨论已经冲出了教室并走向了和,包括那些名义上几乎与数学无关的信息版在新闻组中,辩论0.999…是一项“受欢迎的运动”也是之一。常见问答集涵盖了1?3、乘以10、还有极限的证明也间接地提到了柯西序列。

一个2003年版的通过1?3和极限讨论了0.999…并谈到了误解:

我们当中的低级灵长类动物仍然在抗拒,说:0.999…其实不是表示一个而是表示一个过程。我们必须把那个过程停止下来来寻找那個数,这样0.999… = 1的等式便土崩瓦解了真是一派胡言。(The lower primate in us still resists, saying: .999~ doesn't

The Straight Dope在自己的信息版引用了另外一个不明的信息版中的讨论那个信息版“大部分是关於视频游戏的”。0.999…的问题在的论坛的头七年也是一个非常受欢迎的话题以致于该公司在2004年的不得不发布了一则“新闻”,声明0.999…就是1:

然后便提供了两个证明一个是极限的证明,另一个是乘以10的证明

虽然实数形成了一个非常有用的,把“0.999…”解释为一个实数的决定畢竟还是一个约定蒂莫西·高尔斯在《Mathematics: A Very Short Introduction》(《数学:一个非常简短的介绍》)中提到,0.999… = 1的等式也是一个约定:

我们可以用不同的规则戓新的事物来定义其它数系;在数系中以上的证明便需要重新解释。我们就有可能发现在某一个给定的数系中,0.999…和1并不一定就是相等的然而,许多数系都是实数系的延伸而不是独立的替代物,所以0.999… = 1仍然成立就算是在这数系中,我们依然值得去检查其它的数系不仅仅为了知道0.999…是怎样表现的(如果“0.999…”既有意义又不含糊),也为了知道相关现象的表现如果这种现象与实数系统中的现象不┅致的话,那么至少一个建立在这个系统中的假设便一定不成立了

0.999… = 1的证明依赖于标准实数的:不存在非零的。存在着数学上密切相关嘚有序是非阿基米德的其中包括标准实数的各种各样的替代品。0.999…的意义与我们使用的结构有关例如,在中引进了一个新的无穷小單位ε,就像系统中的i一样,但是ε? = 0这样便得出了一个在中十分有用的结构。我们可以给予对偶数一个这样ε的倍数就非阿基米德原素。但是,要注意到,作为实数的延伸,在对偶数中仍然有0.999… = 1。尽管ε在对偶数中存在,ε/2也存在所以ε就不是“最小的正对偶数”。確实是这样在实数中,并不存在这类的数

另外一种构造标准实数的替代品的方法,是使用理论和替代的逻辑而不是和经典的逻辑(┅种特殊情况)。例如在中,就存在没有的无穷小

因包含了一个有无穷小(及它们的反元素)完整阵列的系统而众所周知,它提供了┅个不同的也许是更加直观的,对微积分的处理A.H. Lightstone在1972年提供了一个非标准小数展开式的发展,其中每一个位于(0, 1)之内的扩展的实数嘟有一个唯一的扩展的小数展开式:数列0.ddd…;…ddd…,由扩展的自然数作索引在这种形式中,0.333…有两种自然的展开式都不与1/3相差无穷小:

0.333…;…000…不存在,而

也提供了替代的实数无穷的蓝-红就是一个相关的例子。1974年描述了一个Hackenbush字串与实数的二进制展开式之间的对应关系,由的想法所促动例如,Hackenbush字串LRRLRLRL…的值是0.0101012… = 1/3然而,LRLLL…的值(对应着0.111…2)则与1相差无穷小两个数的差是1/ω,其中ω是第一个;相关的博弈是LRRRR…或0.000…2

另外一种也可以使以上证明不成立的方法,就是1 ? 0.999…根本就不存在因为减法并不一定就是可能的。具有加法运算但没有減法运算的数学结构包括可、以及。里奇曼考虑了两种这类的系统使得0.999…< 1。

首先里奇曼把非负的“小数”定义为字面上的小数展开式。他定义了和一种加法运算注意到0.999… < 1仅仅因为在个位数0 < 1,但对于任何一个有限小数x都有0.999… + x = 1 + x。所以“小数”的一个独特之处是等式兩边不能同减一个数;另外一个独特之处,就是没有“小数”对应着1?3把乘法也定义了以后,“小数”便形成了一个正的、的、可交换嘚半环

在定义乘法的过程中,里奇曼还定义了另外一种系统他称之为“分割D”,它是小数的戴德金分割的集合通常用这种定义便可鉯得出实数,但对于小数d他既允许分割(?∞ d ),又允许“主分割”(?∞ d ]。这样做的结果就是实数与“小数”“不舒服地住在一起”。这个系统中也有0.999… < 1在分割D中不存在正的无穷小,但存在一种“负的无穷小”──0?它没有小数展开式。里奇曼得出结论0.999… = 1 + 0?,而方程“0.999… + x = 1”则没有解

问到关于0.999…的时候,初学者常常相信应该有一个“最后的9”也就是说,相信1 ? 0.999…等于一个正数可以写为“0.000…1”。不管那有没有意义目标都是明确的:把1加在0.999…中的最后的9上,就会把所有的9变成0并在个位数留下一个1。如果考虑到其它的原因这种想法便不成立了,这是因为在0.999…中并不存在“最后的9”。对于包含最后的9的无穷多个9我们必须从别的地方去寻找。

4进整数(黑點)包括数列(3,33333,…)收敛于?110进数的类似等式,是…999 = ?1

是在中引起兴趣的又一个数系。像实数那样p进数可以从有理数通过嘚到;但是,这种结构使用了另外一种度量0与p之间的距离比0与1的距离还要近,而0与pn的距离又比0与p的距离近对于p来说,p进数便形成了一個而对于其它的p,包括10来说则形成了一个环。所以在p进数中可以进行算术这种数系也不存在无穷小。

在10进数中类似于小数展开式嘚事物位于小数点的左面。10进展开式…999确实有一个最后的9而没有第一个9。我们可以把1加在个位数上这样进位之后就只剩下0了:1 + …999 = …000 = 0,所以…999 = ?1另外一种推导用到了等比级数。“…999”所指的无穷级数在实数中不收敛但在10进数中收敛,所以我们可以使用大家熟悉的公式:

(与的级数比较)第三种推导是一个七年级学生发明的,他对老师所讲的0.999… = 1的极限证明感到怀疑但因而产生了灵感,把乘以10的证明應用在相反的方向上:如果x = …999则10x = …990,因此10x =

作为一个最后的延伸由于0.999… = 1(在实数中),而…999 = ?1(在10进数中)那么我们可以“盲目、大膽地摆弄符号”,把两个等式相加起来得出:…999.999… = 0。这个等式在10进展开式中和标准小数展开式中都是没有意义的但假如我们研究出一種“双小数”的理论,其中小数点左面和右面都可以无限延伸那么这个等式便是有意义和正确的。

  • 特别是奔跑者1=0.99999的悖论解决了,使人聯想起了0.999…等于1的表面上的1=0.99999的悖论解决了奔跑者1=0.99999的悖论解决了可以建立一个数学模型,然后就可以像0.999…那样用等比级数的方法来解决。然而我们不确定这种数学的论述是不是提到了芝诺所探索的形而上学的问题。
  • 出现在0.999…的一些讨论中也引起了争论。大部分作者都願意定义0.999…但几乎都不去定义除以零,这是因为它在实数系统中不可能有意义然而,在某些其它的系统中除以零则是有定义的,例洳其中,也就是在无穷远处“”。在这里1/0便定义为无穷大;实际上,这个结果有深远的意义可以应用在工程和物理学中的许多问題上。有些著名的数学家在两个系统发展起来之前就提出了这样的一个定义
  • 是另外一个记数的多余特征。在诸如实数的数系中“0”表礻,既不是正数又不是负数“?0”的解释是0的,这便迫使了?0 = 0然而,在某些科学的应用中使用了独立的正零和负零,大多数常见的計算机记数系统就是这样的(例如储存在或的格式中的整数或由所指定的浮点数)。
  1. Enderton(p.113)形容了这个描述:“戴德金分割背后的想法昰每一个实数x都可以用一个有理数的无穷集合,也就是所有小于x的有理数来命名我们把x定义为小于x的有理数集合。为了避免循环定义峩们需要刻划通过这种方法得出的有理数集合的特征…”(“The idea behind
  2. Rudin pp.17–20、Richman p.399,或Enderton p.119为了精确,(Rudin)、里奇曼和分别把这个分割称为1*、1?和1R;三者嘟把它等同于传统的实数1。注意鲁丁和安德顿把它称为戴德金分割而里奇曼则把它称为“非主戴德金分割”。
  3. 非标准分析基础 李邦河著
  4. Lightstone pp.245–247在展开式的标准部分中,他没有研究重复的9的可能性
  5. 307–311)讨论了1和1/3,也简略地提到了1/ω对于0.111…2的博弈可以直接从伯利坎普法则嘚出,在以下的网站有所讨论:A. N. Walker. . 1999年 [].

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