Ответ на пост «Почему на ноль делить нельзя»

На 0 делить нельзя потому, что иначе нарушатся законы арифметики, а именно единственности умножения которые мы постулировали до того.

Спойлер для ЛЛ: на 0 нельзя делить потому, что если обозначить 1/0 = (некоторое специально очень большое значение, именно так до этого создали из натуральных чисел целые, а потом из целых чисел рациональные) то выяснится, что эта не является числом.

(0) Предположим, что мы в детском саду, изучаем деление и думаем что если 1 разделить на 0 - получится такое особое большое число : "1 / 0 = ∞", "2/0 = 2*", "3/0 = 3*"... Покажем, что детсадовские рассуждения не верны и к чему это приведёт.


(1)На столе лежат 6 яблок, вы за раз можете забрать 2. Сколько вам потребуется подходов? Правильно 3. 6 / 2 = 3.

(2) На столе лежит 1 яблоко, вы за раз можете забрать 0. Сколько вам потребуется подходов забирая 0 яблок, чтобы забрать со стола всё? Э... ну нисколько не хватит - предположим такое очень-очень большое число бесконечность . 1 / 0 = .


(3) На столе лежат 6 яблок, вы за раз можете забрать 0. Сколько вам потребуется подходов? Э... ну нисколько не хватит - ну формально пусть будет шесть бесконечностей. 6 / 0 = 6 * 1 / 0 = 6 * . (3.1)
А для 5 яблок - формально будет 5 бесконечностей. 5 / 0 = 5 * 1 / 0 = 5 * ∞. (3.2)
.... вроде пока всё верно так?

(4) Давайте внимательнее посмотрим что вообще значит 1 / 0 = , это значит, что мы можем перейти от деления к умножению: ∃с: (a / b = c) => (a = b * c), тогда
*) я вообще не очень понимаю как это 5-му классу сказать про транзитивность (=), ассоциативность (*) - вероятно надо оставить за скобками.
6 = 6 * 1 = 6 * (0 * ) = 6 * 0 * = 0 * = 1.


(5) Так стоп ерунда получается. Как такое возможно?
Ответ - такое возможно только если наше изначальное предположение (что результат 1/0 = является числом) не верно, т.е. числом не является. Вот тогда законы умножения, которые верны для чисел, на не распространяются и никакого "парадокса" нет.

ИТОГО:

на 0 нельзя делить потому, что даже если формально записать "1/0 = ∞", этот значение ∞ ведёт себя очень странно, и числом не является.

===========================================================

ПС1

Мне тут предлагают поменять определение на

На ноль делить нельзя потому что в поле вещественных чисел для числа 0 обратный элемент по отношению к умножению не определен однозначно.

Мне этот ответ не нравится.
Потому, что это определение вообще ничего не говорит о том, что происходит.
А если мы напишем "1/0 = " - не число и попробуем посмотреть что происходит, то происходит дофига всего интересного
- мат-анализ, если мы ограничимся пределами
- колесо и IEEE 754 https://ru.wikipedia.org/wiki/Колесо_(алгебра) https://ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_754-2008) - если мы ∞ определим как "одно значение"
- теория бесконечно больших и малых чисел (вроде бы это будут бесконечные ординалы) - если мы попробуем то, что получилось считать "специальными числами".

ПС2
На чуть более фундаментальном уровне:
- на 0 делить нельзя потому, что с делителем 0 невозможно построить поле. т.е. появится семейство функций бесконечно порождающих новые множества (вроде это будут множества бесконечных ординалов и им обратных):
- f1 :: R -> R_∞; f1(x) = x / 0 -- что будет если записать все объекты от деления на 0?
- что f2 :: R_∞ -> R_0; f2(x) = 0 * (0 * x) -- что будет если биективно отразить все бесконечности в 0?
- f3 :: R_0 -> R_∞∞; -- что будет если уже эти R_0 отразить в бесконечность?
.......
Если вы можете объяснить почему так на каком-то фундаментальном уровне (просто написать что будет я и сам могу), почему какие-то сочетания операций порождают "хорошие" самозамкнутые структуры, а какие-то нет - то добро пожаловать в комменты объяснять мне.
Если вы можете только жонглировать терминами из теории поля - ну я книжку и сам могу открыть.

Лига образования

4.5K постов21.8K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Публиковать могут пользователи с любым рейтингом. Однако мы хотим, чтобы соблюдались следующие условия:


ДЛЯ АВТОРОВ:


Приветствуются:

-уважение к читателю и открытость

-желание учиться

Не рекомендуются:

-публикация недостоверной информации


ДЛЯ ЧИТАТЕЛЕЙ:


Приветствуются:

-конструктивные дискуссии на тему постов

Не рекомендуются:

-личные оскорбления и провокации

-неподкрепленные фактами утверждения


В этом сообществе мы все союзники - мы все хотим учиться! :)

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

Все что написано ниже я написал ТС в комментариях, только он считает, что использовать стандартные определения теоремы математические объекты это не путь истинного джедая.

Ну пуркуа бы не па.


Вот это "на 0 нельзя делить потому, что если обозначить 1/0 = ∞ (некоторое специально очень большое значение, именно так до этого создали из натуральных чисел целые, а потом из целых чисел рациональные) то выяснится, что эта ∞ не является числом"

МАКСИМАЛЬНО НЕВЕРНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ.


Объяснение ниже.


Из аксиоматики действительных чисел мы знаем, что существует нейтральный элемент 0 по сложению такой что x+0=x и нейтральный элемент по умолчанию, такой что x*1=x для любого числа х.


1+0=1

x(1+0)=x

-x+(x+0x)=-x+x

(-x+x)+0x=-x+x

0+0x=0

0x=0

Получаем, что умножение на 0 даёт 0 для любого числа х.

Операция вычитания вводится как обратная сложению, через обратный элемент.

Операция вычитания вводится как обратная умножению через обратный элемент.

(легко доказать, что эти элементы единственные и различные)


Покажем, что для всех х не равных 0 обратный элемент по умножению единственный.

Пусть это не так.

Тогда a*b=1 и a*c=1 при разных b, c.

a*b=a*c

a*(b-c) =0

Так как b-c не равно 0, то получаем

a=0

0*b=1

0=1

Противоречие

Следовательно b=c.


Пусть 0 имеет обратный элемент по умножению z

Тогда

0*z=1

0=1

Противоречие.


Пусть 0 имеет обратный элемент z и это не вещественное число, а какое-то другое. Тогда это другое число не подчиняется арифметике вещественных чисел, а какой-то другой арифметике. Если мы добавим число z к вещественным числам, то они превращаются в другое множество с другими правилами арифметики. (нечто подобное происходит в проективной геометрии). Но мы говорили о существовании обратного элемента к 0 в рамках арифметики вещественных чисел. Следовательно и в этом случае обратного элемента для 0 нет.


Аксиоматика арифметики вещественных чисел (поля вещественных чисел говоря языком алгебры) предназначена для вполне очередного:

Все операции выполняться однозначно одним и тем же способом для любых чисел с детерминированным результатом.


Это довольно простая вещь, не требующая введения бесконечности, и прочих "авторских" кунштюков.

раскрыть ветку (6)
Автор поста оценил этот комментарий

К сожалению в комментах мы друг-дурга не поняли (в частности я вас не понял - потому, что вы писали другие вещи и очень сумбурно, и приводя не нужные, по-моему, абстракции из алгебры. Вот @astentx пришеднего за вами понял сразу).

Попробую ответить на написанное тут:

1. Ваше объяснение сводится к одной строчке:
неиньективная функция необратима. Функция "f = 0*" - неиньективна по определению => обратной для f не существует (ОДЗ будет "множество чисел") => операция x/0 не поределена.

2. То, что написано выше - довольно фундаментально. На мой вкус фундаментальнее чем необратимость умножения на 0 в группах.
Это можно объяснить в 10 физ-мат классе или в 8-9 классе на мат.кружке (в возрасте когда у детей появится абстрактное мышление). До того это объяснить не возможно. Дети в 5-7 классах такой уровень абстракции как  не разжёвывай не поймут.

3. Я попытался объяснить именно на пальцах. И действительно считаю, что моё объяснение, для условного 5-классника лучше. И "обчень обчень большое число", (которео просто в качетве лексической подстановки)  обозначим за Inf - в этом объяснении на пальцах реально помогает.

======================================================

Малозначимые, но стоящие упоминания детали:

4. Я совершенно не понимаю зачем вы побежали за теорией групп.
Чем теория групп фундаментальнее, чем "неиньективная функция необратима". Может быть теория категорий тут более фундаментальна "для моно не существует обратной" - но на мой вкус это не "более фундаментально", а просто обобщение надо частым случаем Set.

раскрыть ветку (5)
Автор поста оценил этот комментарий

В целом это же и написано, только подробно. В данном случае как раз причинно-следственные связь обратная: если есть обратная операция, то множество ее значений лежит в том же множестве (она является группой по операции). Что неверно для деления на 0 и расписано выше. Если как-то "по-простому" продолжать эту операцию на 0, то сразу вылезет, что прообраз умножения на 0 имеет кардинальность исходного множества, и его свойства и операции с ним будут, мягко говоря, другими. Итого снова вернулись к проблеме формулировки исходного утверждения. А именно: "в поле с операциями 'сложение' и 'умножение' деление (обратная операция к умножению) на нейтральный элемент по сложению не определено". Доказательство расписано как раз-таки выше, а попытки это адаптировать дают какие-то новые множества, новые операции и новые свойства, то есть не имеет смысл это рассматривать в контексте исходного утверждения.

раскрыть ветку (3)
Автор поста оценил этот комментарий

Кажется что вы первые 90% говорите ровно то же, что и я - а последние 10% они же "вывод" у нас противоположные.

Я вот не понимаю зачем здесь поле и зачем здесь и сейчас кардинальность (ну понятно, что в проективной геометрии "-> /0" отображает все числа в Inf (а если хотеть различать "3" и "3 + 0/3" -  я не уверен, но кажется нестандартный анализ получается) - но это будет много позднее).

А без слов "поле", но с на пальцах введённой Inf(сначала как лексичпески введённая подстановка) - мне кажется, что объяснение становится доступнее для более раннего возраста.

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Без слова "поле" непонятно, что такое деление, что такое ноль, какое утверждение рассматриваем и какие аксиомы можем использовать. Обратная операция должна быть функцией F:MxM -> M. Такой функции не существует, что несколько раз доказано выше. Непонятно, что тут не так. На пальцах тоже приведено человеком выше, а единственность нейтральных элементов по сложению и умножению доказывается через определение соответствующих операций.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

> Без слова "поле" непонятно, что такое деление, что такое ноль, какое утверждение рассматриваем и какие аксиомы можем использовать.

Ну т.е. это просто оборот для понимания между собой, а не предлагается объяснять так кому-то что-то на пальцах начиная с "возьмём алгебраическую структуру с 8 аксиомами" (так-то в школе / на пальцах через аксиоматику Пеано, ну чуть менее строго в некоторых местах доказывается, постепенно расширяя мн-ва).

Тема, наверное, себя исчерпала. Спасибо за ответы.

Автор поста оценил этот комментарий

Потому что вещественные числа образуют поле. Даже если вам этого не хочется.

Нет других вариантов кроме как вещественные числа образуют поле. Если мы хотим делать арифметические операции, то вещественные числа должен быть полем.


Объяснение "нет единственного обратного элемента" намного проще вашего так как не требует ввода понятия бесконечности.

Это проверено на реальных школьниках.

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку