首先让我们请出Python!这位同学肯定这个等式成立(阴险脸)。

坦白来说,这个问题困扰我很多年了,最近心血来潮,想靠着我高中数学的水平来解决它。

因此文章将会很不严谨,这里提前挖一个大坑,等学完高数之后再来补wwwww

缘由

之所以心血来潮是因为看了一本《上帝掷骰子吗》,吧啦吧啦的,作者提到了一个「阿喀琉斯追龟辩」的故事,原文我给摘过来了。

阿喀琉斯(Achilles)是史诗《伊利亚特》里的希腊大英雄,以「捷足」而著称。有一天他碰到一只乌龟,乌龟嘲笑他说:「别人都说你厉害,但我看你如果跟我赛跑,还追不上我。」阿喀琉斯大笑说:「这怎么可能。我就算跑得再慢,速度也有你的 10 倍,哪会追不上你?」乌龟说:「好,那我们假设一下。你离我有 100 米,你的速度是我的 10 倍。现在你来追我了,但当你跑到我现在这个位置,也就是跑了 100 米的时候,我也已经又向前跑了 10 米。当你再追到这个位置的时候,我又向前跑了 1 米,你再追 1 米,我又跑了 1/10 米……总之,你只能无限地接近我,但你永远也不能追上我。」

仔细一想,这不和那个无限接近/相等问题一样?

最初解决办法

我们把0.(9)设为x,那么10x=9.(9),紧接着将两算式相减即可得到x=1。在若干年前,这就是我们唯一能够想到的证明方法了,后来发现这一方法存在诸多纰漏,当然如果只是向普罗大众解释这样就已经足够了。

拆分

0.(9)我们可以把它看作0.9+0.09+0.009+0.0009+…,也就是一个以0.9为首项,0.1为公比的等比数列。

问题

上述证明使用的是基础的四则运算,然而在无限小数里并没有定义四则运算,故证明不成立,严格来说这类无限小数超出了初等数学的运算范围。

证明

一个简洁有力的解决方案:

由于实数具有稠密性(也叫稠密性),也就是说任意两个不相等的实数之间必定存在其它实数。由于0.(9)与1之间无其他实数,故0.(9)=1。

结束,预留一个坑。

反正你又不会补。