0.999…等于1的证明,四个!

学术   教育培训   2024-09-07 23:05   湖南  
最近刷视频号,看到许多人对于0.999…等于1不是很理解,我想到曾经写过这个问题的文章,今天打算在那篇文章的基础上再来说一说0.999…等于1的证明
一共给出四个证明,前两个是利用小学的知识,后两个利用一些数学的常用证明方法。

第1个:

按照我们学过的知识,应该不难发现乘、除法具有这样的特征:
a除以b再乘以b,其结果依旧等于a,即:a÷b×b=a
例如:6÷3×3=6,4÷5×5=4。
同样的:a乘以b再除以b,其结果依旧等于a,即:a×b÷b=a
例如:6×3÷3=6,4×5÷5=4。
于是可以得出:a÷b×b=a×b÷b
由此,6÷3×3=6×3÷3,4÷5×5=4×5÷5。
这适用于所有的含有这个特点的式子。
因此可以得出:1÷3×3=1×3÷3。
下面,我们按照同级运算的计算法则从左至右来分别计算1÷3×3=1×3÷3的等号的左右两边的式子吧。
先计算1÷3×3,我们看计算结果:
1÷3×3                
=0.333×3           
=0.999            
按照从左至右的顺序计算1×3÷3,我们看计算结果:
1×3÷3
=3÷3
=1
因为1÷3×3=1×3÷3,而按照从左往右的顺序进行计算发现:等号左边1÷3×3的结果是0.999…右边1×3÷3的计算结果是1。
于是0.999…=1。

第2个:

我们可以通过一个方法把循环小数化成分数,例如:
将0.666…化成分数:
令x=0.666...,那么10x=6.666...
10x-x=6.666...-0.666...
9x=6
x=6/9
x=2/3
即0.666...=2/3
我们照这样的方法来将0.999...化成分数:
令x=0.999...,那么10x=9.999...
10x-x=9
9x=9
x=1
即0.999...=1。

第3个:

这个是反证法,欧几里得很喜欢用。
要证明0.999…=1,我们先假设0.999…不等于1,如果假设造成矛盾,那么假设不成立,则可以得出0.999…=1,证明如下:
假设0.999…不等1,那么根据有理数的稠密性(即任意两个不相等的有理数之间至少存在着一个数),就可以在0.999…和1之间找到至少一个数a,使得a比0.999…和1中的一个数小而比另一个数大。但是无论怎么找,也无法找到这样的一个数a。这就产生了矛盾,所以,0.999…=1。

第4个:

这个证明需要利用极限的知识。
实际上可以将0.999…写成无穷级的形式:
0.999…=0.9+0.09+0.009+0.0009+……  ①
把①右边的小数改写成分数,则是:
0.999…=(9/10)+(9/10^2)+(9/10^3)+(9/10^4)+…… ②
可以发现“=”的右边是一个等比数级,第一项是9/10,公比是1/10,根据等比数级的求和公式:
我们可以得出前n项的右边的结果,这里n不论有多大:
当n→∞时,正好是②中右边的和,这时0,那么右边的部分的和是:
n→∞时,
经计算可知:n∞时,Sn=1。
这样就证明了0.999…=1。
(本篇中的像0.999…这样的小数表示的是从十分位开始,循环节为9的循环小数。)

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