首先你要明白,数学里,在未定义某个事物之前讨论它的性质是一件危险的事情。我现在问你0.99...和1分别是什么?你肯定会回答1是自然数,而0.99...是不是有理数并不是那么显而易见,所以你肯定会回答是“实数”,那我现在问你“实数”是什么?你肯定支支吾吾答不上来,只能在心里烂明白。那我请问,你连你研究的对象是什么都没搞明白就开始研究它的性质,你的勇气哪来的?
在实数未定义之前讨论它们的性质难道不是一件愚蠢的事情吗?这就好比在自然数未定义之前你说3>2、1+2=3这难道不是天方夜谭吗?只不过自然数、整数这些数系的基本初等性质是直觉可以把握的,因此小学完全可以学习,而像实数这样的数系甚至到了大学很多非数学系的学生都不要求掌握,这是为什么?当然是因为这样的数系的性质不是直觉可以准确把握的,需要严格的定义与分析。
举个很简单的例子,集合的大小比较,有限集合的大小比较很简单,小学生也会,只要动手数数两个集合各自包含多少元素,问题化为比较两个自然数的大小。而对于无限集合呢?例如自然数集与平方数集(0,1,4,9...),直觉告诉我们自然数集必定远大于平方数集,因为相对于自然数,平方数之间的“空隙”太多了,并且越往后这种“空隙”越大,那么我们这种基于直觉的比较法对吗?无法说对与错,只能说这种比较方法没什么用,不具备普适性,也不可靠。于是我们需要一种具有普适性且可靠的比较法——“对应”。于是自然数集与平方数集这两个无穷集合在“对应”法则下相等了。
举集合的例子无非是想说明两个问题:第一就是直觉不总是可靠的,第二就是研究事物的性质要有明确严格的依据。研究集合中元素的多少我们依据已严格定义好的“映射”概念。那么研究实数的大小我们当然应该依据“实数”的定义。
那么实数是怎么定义的呢?目前“实数的戴德金构造”与“实数的康托尔构造”都是被广泛接受的构造方法。在实数的康托尔构造下,两个实数相等当且仅当它们的柯西序列是等价的。在实数的戴德金构造下,两个实数相等当且仅当它们的分割是同一个分割。因此,中学还没毕业的在这里费尽力气用万能的小学数学和万能的直觉讨论0.99...与1的大小是徒劳的,是不可能有结果的。原因很简单,因为“实数”在中小学数学里是未定义的,在未定义之前讨论是不是早了点?
有的人会说,什么康托尔柯西戴德金统统不是我的菜,我要自己定义“实数”,完全可以,数学是开放的,它不是法律条文,更不是宗教教义,法律条文只有少数人有权修改,宗教教义更是神圣不可侵犯。而数学不同,你可以自创一种新的理论,只要你的理论自身无重大缺陷,并且最重要的是对于数学研究有普遍价值,那么你的理论就是成功的,不用怕时间会埋没你的发明,是金子总会发光不是么,历史上也不乏先例,伽罗华讨论“群”的时候、康托尔捣鼓无穷集合的时候人们都认为他们疯了。
那么现在你就可以大胆地自己定义实数,那么在你的构造下,0.99...不等于1也是有可能的,甚至大于1也不是完全不可能。不过你的理论是否自洽,依据你的理论定义的实数系是否完备、是否具有一些良好的性质,以及更重要的你的理论以及你所构造的实数系对于数学研究是否有价值,就是另外一回事了。
以上说的这些并不针对于小学生以及中学生,毕竟知识所限,并且这种讨论一定程度上有利于发展数学思维。针对的是哪些人就不明说了。
好了,废话说完了,该点赞的点赞,该喷的喷,生活还得继续。

头像镇。
在实数未定义之前讨论它们的性质难道不是一件愚蠢的事情吗?这就好比在自然数未定义之前你说3>2、1+2=3这难道不是天方夜谭吗?只不过自然数、整数这些数系的基本初等性质是直觉可以把握的,因此小学完全可以学习,而像实数这样的数系甚至到了大学很多非数学系的学生都不要求掌握,这是为什么?当然是因为这样的数系的性质不是直觉可以准确把握的,需要严格的定义与分析。
举个很简单的例子,集合的大小比较,有限集合的大小比较很简单,小学生也会,只要动手数数两个集合各自包含多少元素,问题化为比较两个自然数的大小。而对于无限集合呢?例如自然数集与平方数集(0,1,4,9...),直觉告诉我们自然数集必定远大于平方数集,因为相对于自然数,平方数之间的“空隙”太多了,并且越往后这种“空隙”越大,那么我们这种基于直觉的比较法对吗?无法说对与错,只能说这种比较方法没什么用,不具备普适性,也不可靠。于是我们需要一种具有普适性且可靠的比较法——“对应”。于是自然数集与平方数集这两个无穷集合在“对应”法则下相等了。
举集合的例子无非是想说明两个问题:第一就是直觉不总是可靠的,第二就是研究事物的性质要有明确严格的依据。研究集合中元素的多少我们依据已严格定义好的“映射”概念。那么研究实数的大小我们当然应该依据“实数”的定义。
那么实数是怎么定义的呢?目前“实数的戴德金构造”与“实数的康托尔构造”都是被广泛接受的构造方法。在实数的康托尔构造下,两个实数相等当且仅当它们的柯西序列是等价的。在实数的戴德金构造下,两个实数相等当且仅当它们的分割是同一个分割。因此,中学还没毕业的在这里费尽力气用万能的小学数学和万能的直觉讨论0.99...与1的大小是徒劳的,是不可能有结果的。原因很简单,因为“实数”在中小学数学里是未定义的,在未定义之前讨论是不是早了点?
有的人会说,什么康托尔柯西戴德金统统不是我的菜,我要自己定义“实数”,完全可以,数学是开放的,它不是法律条文,更不是宗教教义,法律条文只有少数人有权修改,宗教教义更是神圣不可侵犯。而数学不同,你可以自创一种新的理论,只要你的理论自身无重大缺陷,并且最重要的是对于数学研究有普遍价值,那么你的理论就是成功的,不用怕时间会埋没你的发明,是金子总会发光不是么,历史上也不乏先例,伽罗华讨论“群”的时候、康托尔捣鼓无穷集合的时候人们都认为他们疯了。
那么现在你就可以大胆地自己定义实数,那么在你的构造下,0.99...不等于1也是有可能的,甚至大于1也不是完全不可能。不过你的理论是否自洽,依据你的理论定义的实数系是否完备、是否具有一些良好的性质,以及更重要的你的理论以及你所构造的实数系对于数学研究是否有价值,就是另外一回事了。
以上说的这些并不针对于小学生以及中学生,毕竟知识所限,并且这种讨论一定程度上有利于发展数学思维。针对的是哪些人就不明说了。
好了,废话说完了,该点赞的点赞,该喷的喷,生活还得继续。

头像镇。