作者:多学一点
突然,罗英男就尴尬了!这几位数学老师就尴尬了!
他们本以为许衡不会!
他们想热心肠地帮助许衡……!
他们还说许衡也有不会的!
啊……
好尴尬啊!
尴尬到了极点有没有……
“好想找个老鼠洞钻进去。”
许衡笑了笑,“谁说都一样,只要对就行了!老师你们讲一讲呗。”
罗英男,“额……”
本以为是露一手,没想到确实班门弄斧了……
哎……
一言难尽啊!
不过既然许衡都开口了,她也没什么好扭捏了的。
“我们这几位老师研究了有一段时间,最终同意了这个证明过程。”
“要给出1=0.999循环这个事实的严格证明,我们首先需要理解从有理数构造实数的办法,这个构造过程将使我们更加深刻地认识无理数,而不是仅仅停留在无限不循环小数的直观层面上。”
说着,罗英男开始在纸上,写下过程。
设两个非空有理数集合A和B满足:A∪B为全体有理数,且对任意a∈A和b∈B,都有ab。
则称A和B构成有理数集的一个Dedekind分割,简称分割,记为A/B。
罗英男解释,“从这两个定义中,你们能看出这两层意思吧?”
“第一层:对任何一个有理数a,它要么在A中,要么在B中,但不会同时在A和B中……”
岳娉婷呢喃,“第二层是A中的每个18有理数都小于B中的任何一个有理数吗?”
罗英男笑了,“对!没错!”
“所以,在逻辑上,有理数集的分割A/B可能是下列四种情况之一。”
说着,她写下:
1:A有最大数,B没有最小数;
2:A没有最大数,B有最小数;
3:A没有最大数,B也没有最小数;
4:A有最大数,B也有最小数。
罗英男,“但实际上,第4种情况不可能发生。因为如果A有最大数a,B有最小数b,根据分割的定义可知ab。但是(a+b)/2显然也是有理数,并且……”
“……”
“因此(a+b)/2既不在A中,也不在B中,这就与A∪B是全体有理数矛盾。”
“这样,有理数集的分割A/B就归结为下列三种情况……”
一一列出来。
罗英男说的有理有据,说的有条不紊。
人家这是真的研究过。
但岳娉婷还是下意识地看向许衡。
她现在对任何东西都能有怀疑,但唯独对许衡,没有怀疑。
她对许衡的信任,可以说是百分之一万,甚至百分之一万。
但许衡没有说什么,认真听着。
岳娉婷他也耐着性子继续听下去。
“对第1种情况,我们称分割A/B确定了有理数a,例如上面给的例子就确定了有理数0;对第2种情况,我们称分割A/B确定了有理数b,例如上面给的例子就确定了有理数1;而对第3种情况,即A没有最大数,B也没有最小数……”
“……”
“这样,我们就得到了无理数的严格定义:设A/B是有理数集的一个分割,如果A中没有最大数,B中没有最小数,则称分割A/B确定了一个无理数c,c大于A中的任何有理数,同时小于B中的任何有理数。”
“例如……”
她还举了例子!
对于这个证明,他们可以说是煞费苦心。
罗英男用了一张,又一张的演草纸,花了大半个小时的时间,才将整个证明过程写完。
“……”
x=p/q≤1-1/q<1-1/10(n次方)=0.999循环<t.
既然xt,这就说明x∈A。
“综上所述,我们就得到了A=C,从而A/B和C/D是两个相同的分割,因此0.999…9(n个9)=t=1。”
罗英男放下笔,看着这四五张纸,她长叹一口气,这些都是她刚刚的战利品啊!
她看向岳娉婷和冯念裳,随后看了看身后,不知不觉,不少同学也凑了过来。
最后,罗英男看向许衡,“许衡同学,你觉得呢?”
几位老师,也是齐刷刷地看向了许衡。
还有一位老师碰了罗英男两下,“罗老师你说得太快了,你好歹也要给许衡同学思考的时间啊。”
他们放眼四周,很多同学都是一脸蒙圈。
“所以……老师们,你们是在证明0.999循环等于1?”
“这怎么可能啊!虽然我没看懂,但是这个不是1大吗?”
“我是从头看的,但是也没看懂……”
众同学直呼很难。
岳娉婷和冯念裳是懂了一些,但是还有些思维跟不上。
就在这时,许衡却皱眉,“你们的证明存在错误……”
存在错误?!!!
罗英男,“???”
其他数学老师,“???”
众同学,“???”
在场的所有人愣住!
都震惊了!
先不管对错,你的思维真的跟上了?
如此庞大的证明量,许衡,你跟得上吗?
他们不信!
他们所有人都不信!
包括这些数学老师们!
“许衡同学!你知道吗?我们可是用了大半个月的时间证明出来的,你……”
有一个老师十分激动地说着。
但许衡摆了摆手,打断了他的话,“但,还是有错误。”
他,“!!!”
额头青筋暴跳。
说着,许衡拿起笔,找到错误的地方。
“错误在于显然地认为0.99…9(n个9)小于0.999循环小于等于1成立。”
“你们的理由是从高到低依次比较每一位数字的大小,但这并不是显然的,这一性质是在已经定义好了0.99…9(n个9),0.999循环之后才有的。”
一针见血!
许衡直接反驳了他们的错误。
罗英男和几位数学老师瞬间心头一颤。
“这,这,这……”
众同学左看看许衡,右看看罗英男这群数学老师。
“天哪!神仙打架啊!”
“他们在说什么啊?完全看不懂!”
“嘶……什么和什么?”
“好饶人啊!好烧脑!我的脑袋受不了了!太恐怖了……”
“……”
罗英男愣在原地,眼角忍不住狠抽。
她似乎意识到了许衡所说的问题所在。
但还有老师不以为然。
“许衡同学,你……”
他要反驳,可被罗英男拦下了。
“是我们当局者迷了!”
罗英男脸色难堪,虽然不想承认,而且还是在这么多同学们面前承认,但——
“我们是错了!是真的错了!这是不争的事实,许衡,还请赐教……”
这位老师在内心激烈地挣扎之后,也是牙根紧咬,差点咬碎了后槽牙。
他气得浑身都在抖!
但他深知,在数学中,错了就是错了!
容不得有任何的辩解!
否则,就是徒增笑话罢了。
唰唰唰!
所有的目光都集中到了许衡身上。
罗英男这些老师们是!
全班同学们也是!
许衡拿起纸笔,缓缓开口,“0.999循环等于1,简单地说就是实数的十进制表示唯一性不成立,所有的实数,当它是有限小数时,它有两种十进制表示,当它不能表示成有限小数时,它只有一种十进制表示。”
“这里的有限小数是从小数点后某位开始全是零的数。”
随后许衡写下:
1仅有两种10进制表示,即1.000循环和0.999循环。
1.000循环表示的是Cauchy序列1.0,1.00,1.000,……的极限,很明显他的极限为1。
0.999循环表示的是CAUCHY序列0.9,0.99,0.999,……的极限,这个序列的极限也是1。
“下面我们来严格地处理实数。”
“从有理数来构造实数有两种方法,Dedekind分割,还有Cauchy序列。”
“……”
“我们先来看实数的构造。”
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