很多人應該在不少科普叢書或網上討論區見過「
![0.999\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vLRhev8ZrljhooW_HEmh7FKCHJATdf5P06EcKyluXJD7jQDJyfV9OYIcYIPruuyTyq4XDXIE_rd-v89o4RkNhML5qR91CUWLHEf3zXIUZof0Kt=s0-d)
= 1?」這問題。我們只需簡單的極限概念(甚至幾何級數和的概念),便知道這答案是肯定的,
![0.999\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vLRhev8ZrljhooW_HEmh7FKCHJATdf5P06EcKyluXJD7jQDJyfV9OYIcYIPruuyTyq4XDXIE_rd-v89o4RkNhML5qR91CUWLHEf3zXIUZof0Kt=s0-d)
等於 1。可是每當有人在討論區提出這問題時,答案總是似是而非,甚至出現很多不同的悖證。我不打算在這裏再證明一次這道命題,但卻想簡單闡釋以前見過的常見謬誤。
謬誤一:
和 1 這兩個數的寫法不相同,它們怎可能一樣?解釋:
我們先說明甚麼是小數。如果我們以小數形式寫成某實數
r 時,其表達式為
![d_0.d_1d_2d_3\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_stRdjoh185TutySxurQUbd0LdTVAtq4-ILpmiJUtVc-ryedUxsQfTEybtUAxTqc-YfLnFqfJmnzAoa0uBiJfC7vg-ouORx0woUrzF0uSZx5xxuX6AKGIOUmw=s0-d)
,我們表示
![r=\displaystyle{\sum_{n=0}^\infty\frac{d_n}{10^n}=d_0+\frac{d_1}{10}+\frac{d_2}{10^2}+\frac{d_3}{10^3}+\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vQ-bKeqlgwubFtsMeoYQ-IEJH53MlU8gt-OqO42OQDqZZj4i9RdcXm05Rv6Ig2wQpCNckroohM3Ou64tfK44UrNlxf8P0vpuIc6BwniknWf_4C8Qfdrpj4NPsTe558MNNlQpil-3JRxHApZmynRLdrbXFOiYFAevfqve-0_MaUFTgaT4Knt-aA4tv2OBa9a8yhw2-Rm8FIUryjLuefMhlQlsnaWYtXya15wvkjaVWdsteZRcHMMzlbKeijPde0YpW5R4-h6om0D4v4GNVOU-whrbhHWhxKppC2_IQH_HVpePhaiAAO-hz0DMJVeEO0Bc92qsy08Q=s0-d)
,其中
![d_0](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uWp9L7j_fAqptZCZqnED7d89FdQO-xzPNIi427rdjb7rMC_dtrVTJwtkYYskurkGEF4joGG2SsVz6Hn8NcMTKUKEzKIkX8OYQ=s0-d)
是整數部分,而
![d_n](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tsCviZcHp9F_HHfRNo1gVr3w77R6lq5X6lEBLRUkOxc6CPSYmvLreTto9-JPqjGpokNq8FTwy-ra6tsj3aP4OnR7U0ytb0E3k=s0-d)
是第
n 個小數位。這是一個無窮項的和,因此我們求這個和時其實正在求某數列的極限。這個數列是
![d_0](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uWp9L7j_fAqptZCZqnED7d89FdQO-xzPNIi427rdjb7rMC_dtrVTJwtkYYskurkGEF4joGG2SsVz6Hn8NcMTKUKEzKIkX8OYQ=s0-d)
、
![d_0.d_1](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tFlNnruQ5UI8WFXkxc9VOajEsIh1Sf5m6TZPoRZ7cb4xywEajhVOr8rQ9IEIVH5SxF78ltKA6lHO1DpUzd-dRkzG_CHiQuf-0aXNNM=s0-d)
、
![d_0.d_1d_2](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sxcCeEY6tyBo66-2mbPZxc7MsRK8PIciXVqnAydtzV1HolruBrvhOXRrWeIzWPt7GzKpXeI5xc0GxJ7o5a9vlR0okp2YLnYEm7up5D8-Kr=s0-d)
、
![d_0.d_1d_2d_3](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tVRHigGQs6V6iFhajwXX8qHOSu3ktpzMGMRguhLz1SKay50WFYfAAp7UW4Ivqc7hzzWZNWYCT2Eo8KF7OfYsxGu1XA9bUS1Ib4CyEyGobAWj5_=s0-d)
、……。例如,我們指
![\dfrac{1}{3} = 0.333\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vnwy2-_NJXX09J1wDcjcyC2cDQ5U64Q0eFxPARKrc6jJwF5zzkYhan0QZ2Ey76J2CiJlRpUnXE88EOHTbE2JqfWQFVBISysCHzOgmCCaY3I2oKC35ZLN38CUg5fil2YWnWfrKWLuIwD0NdOQ=s0-d)
時,其實指
![\dfrac{1}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tYztc5dqHLhJ4_bP0cd-hNNc-99m444bYxFZ0I23r40suLujvWIqtkNGP0RRAlDoQo8lq5FWgi6YG4MFt4mWoZDr05FcnnMHO-8RNwzfU_oGAMhLxd2Cv8bdow=s0-d)
是
![0](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_viLnhoDLyrOvWxpyqzZwKfjITYDrwz64zKdaRkJg79aIzMapbSiEnZ-ucQlfIuF0bTSVm7a5-Fe2O9d0kt6SWXuPonS4Y=s0-d)
、
![0.3](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tfzVc-_HX8xkN8kcTMWxpGJK1-htyPXFlycBAfb4YY9rrps2X8lk4dR13iBDW-fl7ULhbrgIl5wwSDcbS15CdkJQF-Qa7o1hg=s0-d)
、
![0.33](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vXjm8KbWsjEqlAXEGc4dZD0u6-jjDgy3Vnvj-zG4sJGH7y3MDCTSc8sJu1oGpj2-ZIHfZJ3NRzS3r_U48dOLdj1gnXjLXKg3I=s0-d)
、
![0.333](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tkh0qPX3eHCdNmzNmITM0aXtvV_GWcSa7KlEWb3jTzzTlCIu30zD8QTUkUNjsBOP4f9bomlhkq6FzkyATPJl6ETxt-8hqyEiaMQQ=s0-d)
、……這數列的極限。
在這個定義裏,我們沒特別指明表示法是唯一的。換句話說,我們沒指出實數
r 不可以擁有兩種表達式
![d_0.d_1d_2d_3\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_stRdjoh185TutySxurQUbd0LdTVAtq4-ILpmiJUtVc-ryedUxsQfTEybtUAxTqc-YfLnFqfJmnzAoa0uBiJfC7vg-ouORx0woUrzF0uSZx5xxuX6AKGIOUmw=s0-d)
和
![e_0.e_1e_2e_3\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uShB6KfxKbkRL-JD-s8JnlfW_Alco377SojAQWW7iNKXEKeQYZAb-keyt2Z1FrAuHkOf1rQAM5shBJuLJtW6ttNpQCD50Dd6uIoZwlLEZnBqnblzpZP3yxoTM=s0-d)
。這就好像兩個分數式
![\dfrac{1}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tYztc5dqHLhJ4_bP0cd-hNNc-99m444bYxFZ0I23r40suLujvWIqtkNGP0RRAlDoQo8lq5FWgi6YG4MFt4mWoZDr05FcnnMHO-8RNwzfU_oGAMhLxd2Cv8bdow=s0-d)
和
![\dfrac{2}{6}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t2TFzRz8uYiMzzT9M538uL0KzSwxgMq34tiHUhBIjiMBCkGHbU20UMIDJrXeIq0vqaQdT9OijeF0cTbgyHwfVIL4QW_JHfbZxj7yqCGn6KqhjtBpNorIjVd3w=s0-d)
的值相同一樣。既然如此,為甚麼
![0.999\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vLRhev8ZrljhooW_HEmh7FKCHJATdf5P06EcKyluXJD7jQDJyfV9OYIcYIPruuyTyq4XDXIE_rd-v89o4RkNhML5qR91CUWLHEf3zXIUZof0Kt=s0-d)
不可以和 1 相同?
謬誤二: 我們不會將小數寫成以無窮個 9 結尾,因此
這寫法根本不成立。解釋:
如果你接受
![\dfrac(1}{3} = 0.333\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vnwy2-_NJXX09J1wDcjcyC2cDQ5U64Q0eFxPARKrc6jJwF5zzkYhan0QZ2Ey76J2CiJlRpUnXE88EOHTbE2JqfWQFVBISysCHzOgmCCaY3I2oKC35ZLN38CUg5fil2YWnWfrKWLuIwD0NdOQ=s0-d)
可以以無窮個 3 結尾,為甚麼無窮個 9 不可以?
平日人們不會將 1 寫成
,並不代表不可以這樣寫。 謬誤三:
的整數部分明明是 0,而 1 的整數部分是 1,為何它們會相同?解釋:
請參看謬誤一。同一個實數可以擁有超過一種表示法。
謬誤四:
只是非常接近 1,但不相同。解釋:
請參看謬誤一。無窮小數的表達式是數列的極限。籠統地說,若一個數列
![x_1](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uFlaFbPUI7UPu0md9XyMuHeBBbzKDHht-_VI0IjNXTJlK6hRnBXG92cDwSj7q3QLYI9O2ZmRez92qxGBWYvTD__Sf6vSRZtw=s0-d)
、
![x_2](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sWIYXfXlR1E_qtbevxoBVlgdbTzw6l2fAaoHL2-6LNbPFNQRUlRlh8G-2E2dc4CVfrkcQ-8Tayyl48B4jTCWe_qZcm1HwS1xU=s0-d)
、
![x_3](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_smP-LG3uHfCs79rz34_znq9lfPthvlYHUB9cmQqXjJj3e-pLsXDFgwcJJbxhV3m1K-53Hcj-rpf2PJ9OnbtwL1ASb9lZpFZQ=s0-d)
、……的極限是
L,則我們指當
n 愈來愈大時,
![x_n](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vXAOQmpLV9qwvnrrmnHHR-1XcturxO4nrHltmftwrRmKppxzegNpy-No2k1bOPTqVbzNytAqAmX_krWULqbSzB6-FEI3NzvOU=s0-d)
愈來愈接近
L。(當然這說法有點瑕疪,但極限的定義本來就依賴這想法而來。我們不在此深究這句子和極限的定義的分別。)以
![\frac{1}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vxtcOuhAx5EIJfIE2NETu5gki-FsOPx_tJs1h1ttSSNXUQpylrgwcQW_RJ6oQ4PA0ROLH5udShN5CStt58SmFLRewGG1UsD99TOPV6td1YT5FInLBZgRnCNQ=s0-d)
為例,因為
![0](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_viLnhoDLyrOvWxpyqzZwKfjITYDrwz64zKdaRkJg79aIzMapbSiEnZ-ucQlfIuF0bTSVm7a5-Fe2O9d0kt6SWXuPonS4Y=s0-d)
、
![0.3](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tfzVc-_HX8xkN8kcTMWxpGJK1-htyPXFlycBAfb4YY9rrps2X8lk4dR13iBDW-fl7ULhbrgIl5wwSDcbS15CdkJQF-Qa7o1hg=s0-d)
、
![0.33](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vXjm8KbWsjEqlAXEGc4dZD0u6-jjDgy3Vnvj-zG4sJGH7y3MDCTSc8sJu1oGpj2-ZIHfZJ3NRzS3r_U48dOLdj1gnXjLXKg3I=s0-d)
、
![0.333](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tkh0qPX3eHCdNmzNmITM0aXtvV_GWcSa7KlEWb3jTzzTlCIu30zD8QTUkUNjsBOP4f9bomlhkq6FzkyATPJl6ETxt-8hqyEiaMQQ=s0-d)
……這數列漸漸趨近
![\frac{1}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vxtcOuhAx5EIJfIE2NETu5gki-FsOPx_tJs1h1ttSSNXUQpylrgwcQW_RJ6oQ4PA0ROLH5udShN5CStt58SmFLRewGG1UsD99TOPV6td1YT5FInLBZgRnCNQ=s0-d)
,所以我們說
![\frac{1}{3} = 0.333\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t5rs5jtVR82gj3X9vcLpzlVS79rQ4SzB8XkFOh6ZeTfKFABPDOsw_oylPSr3wUg0M9XJ67nwJ3xuml0txiLNpG_L6gFK9mElKppNgo5DziOxVO3Ky6Vv1_34oz61noYMBiUycdIeIP=s0-d)
。
我們指的是數列的極限是
,而並非數列當中任何一項是
。如果你接受
![\dfrac{1}{3} = 0.333\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vnwy2-_NJXX09J1wDcjcyC2cDQ5U64Q0eFxPARKrc6jJwF5zzkYhan0QZ2Ey76J2CiJlRpUnXE88EOHTbE2JqfWQFVBISysCHzOgmCCaY3I2oKC35ZLN38CUg5fil2YWnWfrKWLuIwD0NdOQ=s0-d)
,為何不接受
![0.999\cdots](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vLRhev8ZrljhooW_HEmh7FKCHJATdf5P06EcKyluXJD7jQDJyfV9OYIcYIPruuyTyq4XDXIE_rd-v89o4RkNhML5qR91CUWLHEf3zXIUZof0Kt=s0-d)
= 1?
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