物理 一个关于0.999...=1的证明?
有谁能看看这个证明有没有问题?
$假设0.999\cdots\lt 1,那么这两个数之间必定存在无穷多个实数,所以不妨设0.999\cdots\lt a\lt 1$
$由于正数a小于1,所以a可以写成十进制小数的形式,即a=0.\overline{a_1a_2{\cdots}a_n},a_i∈\{0,1,\cdots,9\}$
$若a_1{\lt}9,则必有a{\lt}0.999\cdots,矛盾!故a_1=9$
类似地,归纳可证$∀i∈\mathbb{N}_{+},a_i=9$
从而$a=0.999\cdots,与假设矛盾!故0.999{\cdots}=1$
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没看懂?似乎是有点问题的
这个证明里面反证的逻辑是按位比较得出a1小于9时不成立,但事实上这里隐含了一步0.8999...=0.9,你需要这个条件才能说明0.8999...不会大于任何0.9xxxx...,而这和你欲证的命题是等价的
或者换个角度来说,在你用的这个实数表示法(实数的无限小数表示)里面按位比较是不能确定大小关系的,比如你还可以说因为1大于0所以1大于0.999...这样
如果想要按位比较成立的话,要建立实数的正规表示,但是正规表示下1就是0.999...,这其实是一个循环论证,我们需要建立实数理论才能用正规表示
而建立实数理论又不可避免的要牵扯到戴德金分划说,区间套说,康托尔基本列说等等,显然这不是三言两语能说清楚的了
建立完之后就可以利用实数域的性质(阿基米德性和区间套定理)来规定无限小数表示,进而得到实数的不足近似和过剩近似,然后得到实数大小比较的一个等价条件,然后就建立了实数集的有序性,然后得到a+ε<b等价于a小于等于b,然后进而规定相等。这方面可以看华东师范的那本数学分析第一章第一节和附录I
总而言之初等背景下几乎是不可能严谨证明这个命题的,数学分析要的是严谨而不是直觉,这就是区分民科和研究者的一条界限之一,在这方面多看本书比看几十个所谓的"科普"还有用
还有(不是)
∵ $\frac{3}{1} = 0.\dot{3}$
∴$\frac{3}{3} = 0. \dot{9}$
∵$\frac{3}{3} =1$
∴$0. \dot{9} =1$