360

Ответ на пост «Доказательство 0.999 = 1»9

Автор, сочувствую. Вы взялись за очень сложную задачу, а именно: попытались объяснить довольно сложную вещь простым языком, без зубодробительных понятий и терминов. К сожалению, простота изложения вызывает у некоторых читателей ложное ощущение, как будто они действительно понимают, что написано.

Для ЛЛ: Доказательство, приведенное в исходном посте, менее формальное и опирается на то, что с записями вида 0.(9) можно выполнять арифметические действия так же, как если бы это были обычные числа. С другой стороны, это доказательство гораздо более наглядное и понятное, чем то что изложено ниже.

Важное замечание. Слова "последовательность" и "предел" имеют строгое значение в математическом анализе, однако полное изложение основ анализа остается за рамками этого поста. Кроме того, я буду пользоваться некоторыми фактами о последовательностях, не приводя их доказательств. Желающие могут вывести их самостоятельно или обратиться к любому учебнику математического анализа.

Прежде всего, необходимо прояснить, а что, собственно, такое это самое 0.(9) есть. Это предел следующей последовательности:

0.9, 0.99, 0.999, 0.9999 и т.д. (1)

Предел существует далеко не для всякой последовательности. Итак, чуть более строго вопрос о том, чему равно 0.(9) разделяется на две части:

1. Существует ли предел последовательности (1)?

2. Если предел существует, то чему он равен?

Строгое доказательство существования предела можно провести, используя теорему Вейерштрасса о монотонной ограниченной последовательности. Я не буду его приводить здесь, чтобы не усложнять пост. Ограничимся утверждением, что у последовательности (1) предел есть.

После того, как мы доказали существование предела, мы можем обозначить его за Х. Обращаю внимание: Х это число. Теперь рассмотрим последовательность, которая получается из последовательности (1) умножением каждого ее элемента на 10:

9, 9.9, 9.99, 9.999 и т.д. (2)

Предел последовательности (2) равен 10Х.

Отбросим у последовательности (2) первый элемент - это не изменит ее предела. После этого почленно вычтем последовательность (1) из последовательности (2):

9.9 - 0.9 = 9,
9.99 - 0.99 = 9,
9.999 - 0.999 = 9, и т.д. (3)

Последовательность (3) - стационарная, она состоит только из девяток, соответственно, ее предел тоже равен 9. С другой стороны, предел последовательности (3) есть разность пределов последовательностей (2) и (1):

10Х - Х = 9
9Х = 9
Х = 1

Итак, мы показали, что последовательность (1) имеет предел, и что этот предел равен 1. Что и требовалось доказать.

P.S. отмечу, что иногда подобные доказательства проводят в обратном порядке. Предполагают, что предел существует, находят его возможное значение, а потом строго доказывают существование.

Правила сообщества

Лига занимается странными веселыми подсчетами на основании уже имеющихся в общем информационном доступе знаний. Расчеты - ради лулзов и хорошего настроения. Не нудите сами и не занудничайте в адрес других, играть в Шелдона Купера хорошо до определенного предела.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
14
Автор поста оценил этот комментарий

Всё разночтения начинаются в момент принятия последовательности числом.

раскрыть ветку (20)
3
Автор поста оценил этот комментарий

По определению бесконечной десятичной дроби, это сумма бесконечного ряда (что эквивалентно пределу последовательности).


Т.е. 0.(9) - это не последовательность, не член последовательности, а предел последовательности. А предел является числом.

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Давайте тогда 1 писать сразу, ну а что?

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Ну так разве вас кто-то ограничивает в вашем праве писать сразу 1?

Десятичная дробь и бесконечная десятичная дробь - это просто способ записи чисел. Иногда более удобный, чем другие. Иногда - менее.

Да, в случае 0.(9) пользы не очень много. В случае других чисел, к примеру 0.(5) или 0.(381) - больше.

Помимо 0.(9) и 1, вы можете еще записать, к примеру, 2/2.

Выбирайте что вам больше нравится.

1
Автор поста оценил этот комментарий

Мы переходим от последовательности к числу через предел, но делать это надо очень аккуратно. Тем не менее, ваше объяснение очень простое и, на мой взгляд, весьма понятное.

Автор поста оценил этот комментарий

Абсолютно верно: запись 0.(9) не является числом. И запись 0.(9)×10=9.(9) мягко говоря не корректна.

раскрыть ветку (15)
2
Автор поста оценил этот комментарий

По определению бесконечной десятичной дроби, это сумма бесконечного ряда (что эквивалентно пределу последовательности частичных сумм).


Предел - это число.


Запись 0.(9) - является числом по определению.

Вы же ошибочно воспринимаете 0.(9) либо как последовательность, либо как член этой последовательности. Это неверное представление.

2
Автор поста оценил этот комментарий

Чем же является подобная запись? Насколько мне известно, так записывают бесконечные периодические десятичные дроби. И каждая такая запись есть представление рационального числа. Так что это именно число.

Что же до корректности записи 0.(9)×10=9.(9), то автоматически она ни из чего не следует. Это нужно доказать. К счастью, это уже доказано.

раскрыть ветку (13)
Автор поста оценил этот комментарий

Так записывается бесконечная последовательность, само число мы физически не можем записать. Кстати, совсем не факт что 0.(9) - рациональное число. Например возьмем рациональное число 1/3, при попытке выразить его в десятичной системе мы прийдём к последовательности 0.(3). Да, эта последовательность имеет предел равный 1/3, но не равна ему. Число 1/3 не входит в множество десятичных чисел, совсем. И мы, ни каким десятичным числом не можем выразить это отношение. Даже бесконечная последовательность троек будет мимо. Но так уж повелось, что для записи, не входящих в десятичную систему, рацональных чисел мы используем переодические последовательности, а для иррациональных - буквы (это, по хорошему, надо особо оговаривать, но все забивают, изза чего появляется возможность разночтения).

Ну и на счет доказательства корректности: обратите внимание на количество значащих цифр, там где умножаем на 10 (или полностью запишите все используемые разряды). Там появляется гадский ноль в конце, который вроде ни чего не значит, но для корректности записи 0.(9)×10=9.(9) надо доказать что мы всегда можем, невозбранно, этот ноль добавлять (в конец бесконечной прследовательности 🙂). Ну или что мы можем производить операции сдвига для бесконечных последовательностей.

раскрыть ветку (12)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Мне кажется, наши разночтения не так уж и велики. 1/3 не просто равно 0.(3), это две записи одного и того же объекта. 1/3 нельзя записать конечной десятичной дробью, приходится писать бесконечной периодической. Любая бесконечная периодическая дробь есть рациональное число и наоборот - а любая непериодическая бесконечная десятичная дробь есть число иррациональное и наоборот. Это можно строго доказать, хотя и, быть может, довольно громоздко.

Я где-то в соседней ветке упомянул, что мне тоже не понравилась "очевидность" выражений вида "0.(9)×10=9.(9)". Поэтому я привёл доказательство, которое на такие выражения не опирается вовсе.

раскрыть ветку (11)
Автор поста оценил этот комментарий

Тут вся засада в множествах чисел. Есть десятичные числа (n-ричные) - это часть (бесконечно малая) множества рациональных чисел (т.е. не всякое рациональное число является (может быть выражено) n-ричным). Это [множество рациональных], в свою очередь является подмножеством вещественных чисел, а оно, в свою очередь - подмножеством комплексных и т.д. Однако, так как мы, в основном, используем десятичную систему и есть необходимость как-то выражать числа не входящие в её, применяют соглашение (которое, как я уже говорил, надо каждый раз особо оговаривать, но все забивают), что например 0.(3) означает 1/3 хтоя, строго, 0.(3)<1/3, а греческая буква пи - отношение окружности к диаметру (хотя это отношение мало того что не принадлежит множеству десятичных чисел, оно даже не входит в более обширное множество рациональных). И ладно 1/3, которую мы как-то можем подтянуть, прямым делением, к "десятичному" 0.(3) (хотя это реально натягивание совы), из 1/1 получить 0.(9) ну ни как не получается (тут как говорится, у арифметики, полномочия - все). 0.(9) - иррационально хоть и выражается переодической "дробью" (удачи доказать обратное 🙂), соответсвенно "не влезает" в определение десятичных чисел. Конечно мы можем "расширить полномочия" десятичных чисел на область вещественных (иррациональных, и это входит в упомянутое выше соглашение) но еще раз повторюсь: это надо особо указывать, так как это грубо нарушает иерархию числовых множеств. Вообще, в случае неоднозначности/спорности десятичные числа необходимо использовать в виде натуральных десятичных дробей (коими они, собственно, и являются), так становится намного прозрачней. И мы не сможем преобразовать дробь 1/3 в десятичную дробь (с знаменателем в виде степени 10) без "выползания" числителя (и ч.с.х знаменателя) в бесконечность. Т.е. записи 0.(3) ; 0.(9), формально, не являются десятичными числами - это записи бесконечных рядов, даже больше - это запись их точной суммы. [Значение и его предел это разные вещи. Они точно совпадают только в довольно ограниченных случаях (и не в наших примерах)].

раскрыть ветку (10)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Слушайте, я прошу прощения за грубость, а чем вы читаете? Весь пост посвящён тому, что 0.(9) равно 1. И тут же я читаю: 0.(9) иррациональное, удачи доказать обратное. Так уже доказано. Более того, 0.(3) в точности равно 1/3. Пожалуйста, подумайте об этом. Бесконечная периодическая десятичная дробь - это одна из форм записи числа. Вот есть число "одна треть". Его можно записать так "1/3". Или так "2/6". Или так "0.(3)". Это число. Которое может быть суммой ряда, пределом последовательности или ещё чем-нибудь - но это число.

раскрыть ветку (9)
Автор поста оценил этот комментарий

Предидущим постом, я пытался объяснить, что 0.(9)<1, а 0.(3)<1/3 и почему это так (получилось хреново 🫤). Но при попытке преобразовать дробь 1/3 в десятичную (дробь с знаменателем в виде степени десяти - как-бы определение десятичных чисел), мы получим конструкт в виде ...3333/10^беск., или неопределенность вида беск./беск. так как 1/3 вообще не входит в множество десятичных чисел, и с этим ничего не поделать. 0.(3) - максимально близкое к 1/3 для десятичной системы, но не равное.

Автор поста оценил этот комментарий

Может так будет наглядней

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (7)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Надо думать, что вот так.

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (6)
Автор поста оценил этот комментарий

Зайдем с другой стороны: Вы утверждали что 0.(9) - рациональное число т.е. оно может быть представлено дробью a/b где а - целое, b-натуральное (как-бы опреднление), вот с поиском этой дроби я и желал Вам удачи. (В случае ответа: 1/1 - вопрос со звездочкой: преобразуйте 1/1 обратно в 0.(9)).

раскрыть ветку (5)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Скажите, какими преобразованиями я могу пользоваться в "поиске дроби" и "обратном преобразовании"? Предельный переход и свойства последовательностей вас не впечатлили, и моего доказательства из поста вам недостаточно. Так чего же вы хотите?

1
Автор поста оценил этот комментарий

Пока жду "разрешённых операций", поупражняюсь.

1/1 = 1 = 0.9 + 0.1 = 0.99 + 0.01 = 0.999 + 0.001 = 0.9999 + 0.0001 = ...

Имеем две последовательности.

0.9, 0.99, 0.999, 0.9999 -> 0.(9), (см. пост);

0.1, 0.01, 0.001, 0.0001 -> 0, что не очень трудно выводится из определения понятия "предел" (пожалуйста, избавьте от необходимости применения эпсилон-нотации в комментариях).

Имеем:

1/1 = 1 = 0.9 + 0.1 = 0.99 + 0.01 = 0.999 + 0.001 = 0.9999 + 0.0001 = ... -> 0.(9) + 0 = 0.(9).

Подойдёт?)

раскрыть ветку (3)
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку