Blue_sdo
关于“零”的定义

数学上,对零的定义,有点奇怪,你会发现,所有的数学规律,碰上了零,都要单独考虑。

这里的任何数,可以是已知数域的最大范围(大概吧?我们暂且认为是实数范围吧)

比如我们为了满足计算需求做了给零的运算作了如下的定义:

1. 零乘任何数都得零

2. 任何数除以零均没有意义

3. 零的阶乘是一

4. 任何数的零次方等于一

……

习惯上,我们会使用一个统一的规律一以贯之所有的情况,可是你会发现这些东西遇上零就失效了

我们来研究一下上面的定义1:

实际上,乘法的诞生来自于加法

“n个a”相加我们记作“n*a”

然后习惯上我们将“零”看作是“没有”

于是0个a相加自然还是0。

那么定义1理解上应该没啥问题。

那么我们再来看看定义2。

谁都知道除法是乘法的逆运算,根据一个统一的规律

m*n = m/(1/n)

然后这条或许适用于所有数的规律在零这里出现异常了

a*0 = a*(1/0) = a/0 = ?

将定义1,零乘任何数都得零倒过来,自然是

零除以任何数都得零① 这条满足定义本身,0/a = 0*(1/a)

任何数除以0得任何数② a/0 = w? 这条如果成立,整个数学的运算体系就乱套了,各种矛盾层出

于是我们不得不规定,m*n = m/(1/n),其中n≠0

然后我们知道一件事,几何原本中规定点没有大小,即大小(长度为零),同时又规定线段上有无数个点(点动成线),那么假设一条线段长度为a,我们有(其中∞为无穷大符号)

0*∞ = a。

a/0 = ∞。(根据已知的性质,等式两边同时除以零或同时除以无穷大,都无法运算,这条只能根据乘除互为逆运算这个根本原理猜测出)

我们前面不是说零乘任何数都得零吗?这条扯淡推论是什么玩意儿?

别急,学过极限理论的我们同时还知道

lim(n->∞)[(a/n)] = 0(当n趋近于无穷大的时候,a除以n的极限是零)

诶?前面推出来的诡异的结果好像和这个有点儿像……

零和无穷大好像有冥冥中的一些转换关系?

无穷大的倒数是零?零的倒数是无穷大?(本来零的倒数就无意义,要不然我们强行给它一个定义?)

当然不行。很容易能够发现一些基本算数矛盾,比如违背了上面的定义1。

所以我们规定了一种全新的运算叫做极限,试图避开修改基本算数原理来解决这个问题。

前面提到了一个东西叫做无穷大,我们虽然强行将它运用在了乘法里,但是这玩意儿……无穷大是多少大?

无穷多个零相加……

为什么会有无穷这个东西?

因为有一个显而易见的事实是

(1/3)+(2/3) = 1

即0.9999... = 1

这后面的9有无穷多个。并且0.9999可以写成

(9/10)+(9/10的平方)+...(9/10的n次方) 并且这里的n=1,2,3.....∞

所以,首先,这个基本的算式告诉我们,“无穷”是客观存在的,至于它存在的形式嘛……

可能是当初人类规定算数原理的时候不够完备的副作用吧……

在学极限的时候,你会发现一个事实,无穷大和零一样奇怪,任何东西碰到无穷大,计算都要被重定义,前面我们又有一个猜测,零和无穷大有着某种转换关系……

所以……

也许当你彻底理解了零,也就能理解无穷大有多大了吧

一边是彻底的“无”,一边是彻底的“满”,二者有关联

似乎印证了中国古代对立又统一的辩证思想——矛盾在一定条件下可以互相转化。

当然这里我们不深入讨论哲学问题,上面研究了半天,我们其实都在在研究一个问题,那就是:

一个东西无限平均分后,是否会变成没有的问题。

实际上,点动成线

线动成面

面动成体

前一个维度的无穷却是下一个维度的开始,似乎也符合相对论

我们看起来是“零”的东西,无限积累,最终会促成质变

不过我们当前的算数体系有些许的局限性,不足以彻底帮助我们精确描述这种动态变化的情况

人们尝试使用极限来解决它,却也没有能够彻底解决

而这个问题,也是求圆相关问题的关键。

我们都知道圆周率是一个无限不循环小数,是一个超越数(待续)

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