论 1=0.99999999……
数学中的浮点数表示有一定的精度限制,无限循环小数在计算机里也是通过截断来表示的,这导致了一个从数学上看似乎十分奇怪的现象:$1$ 与无穷小数 $0.9999999$…竟然是相等的。
我们可以这样来理解这个现象。考虑这样一个问题:如果$0.9999999$…不等于 $1$,那么它们之间应该差多少呢?假设它们之间的差为$ε$,则有:
$1 - 0.9999999… = ε$
根据定义,$ε$是一个无限小数,即它可以无限接近于 $0$,但不等于 $0$。我们可以将 $0.9999999$…转化为一个无穷级数:
$0.9 + 0.09 + 0.009 + 0.0009 +$ …
它的通项公式为:
$0.9 × 10^(-n)$
其中n为正整数。我们将这个级数前n项相加,得到:
$S(n) = 0.9 + 0.09 + … + 0.9 × 10^(-n)$
$S(n) = (1 - 10^(-n)) / 10$
当 $n$ 趋向于无穷大时,$S(n)$ 趋向于:
$S = lim(n→∞) S(n) = (1 - 0) / 10 = 0.1$
因此,$0.9999999$…可以写成:
$0.9999999… = 0.9 + 0.09 + 0.009 + … = S = 0.1$
那么,根据之前的假设,我们有:
$1 - 0.9999999… = ε$
$1 - 0.1 = ε$
$ε = 0.9$
也就是说,$1$ 与 $0.9999999$…之间的差等于 $0.9$,而 $0.9$ 显然不是一个无穷小数,而是一个有限的数值,这与我们最初的假设矛盾。因此,我们得出结论:
$1 = 0.9999999$…
要注意的是,这个结论只是针对无穷循环小数$0.9999999$…,并不适用于其他无穷循环小数。这个结论在实践中也有一定的应用价值,比如在测量误差分析中经常用到。