為什麼1.999999…(9無限循環)等於2?

推薦書目:《牛津通識讀本:數學(中文版)》

作者:蒂莫西·高爾斯 (1998年獲得菲爾茨獎的著名數學家)

為了解決這一個困難,我們必須再次擱置一切直覺。

在數學中,人們的確普遍認為1.999999…等於2,但這個事實並不是經由某種形而上學的推理過程發現的。相反,它只是種傳統習慣。

但這也絕不是毫無理由的傳統,因為如果不採納它,我們就必須發明怪異的新對象,或者拋棄一些熟悉的算術規則。

比如,如果你堅持1.999999…不等於2,那麼2-1.999999…是什麼呢?如果這是0,那麼你也就拋棄了一條有用的規則:若x-y=0,則x必定與y相等。

如果這不是0,那這個數就沒有通常的小數展開(否則,你從2中減掉這個數,得到的就不是1.999999…,而是較小的別的數),所以你必須創造一個新的對象,諸如“0加小數點後無窮多個0,之後是個1”。如果做這樣的事,那你的麻煩才剛剛開始。

這個神秘的數自乘是什麼東西呢?小數點後無窮多個0,之後再來無窮多個0,之後是個1?

如果你用它乘以10呢?你得到的是不是“無窮多減1”個0,之後是個1?

1/3的小數展開是什麼呢?用它乘以3,答案是1還是0.999999…?

如果你遵循了慣用的傳統,這一類難以對付的問題就不會產生了。(雖難以對付,但也並非全然不可能:在1960年代,亞伯拉罕·羅賓遜發現了對“無窮小”數的一個條理清晰的定義,但正如其名“非標準分析”所暗指的,這套理論還沒有成為數學界的主流部分。)


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