休闲数学小品 (109#无限困惑)

小序
有关奥数的讨论,已经告一段落了。在该帖的最后,我提供了一些“好数学”和“不好的数学”的讨论;后面推荐了几本书。帖子的链接在这里:
http://ww123.net/baby/thread-4542628-1-1.html

本帖主要是写一些好玩的数学小品,适合从小学高年级到高中的学生,以及有兴趣的数学爱好者们阅读。题目起名休闲,就是说不希望大家带着思想负担来读——这里的东西大概不会对你的数学成绩有立竿见影的影响,或者帮助你在奥数比赛中取得好成绩。最好是闲时来看看,玩味玩味就好。如果读者朋友们能够从中获取一丝乐趣,或者发出“真有意思”的感叹,那作者就很满足了。

同时,既然名为休闲,更新将是不定期的。兴之所至的时候我会考虑一下,然后有空再贴上来。

后面有网友提议我出一些题目。题目我大概不会出了。事实上我每个小节都会有意或者无意留下一点尾巴,有些过程一笔带过,读者们可以补上细节,作为深化理解和复习巩固之用;有时候也可以找到未讲完的地方深入思考,说不定会有小小的发现。以前自己读书时看到“其证明留给读者作为练习”总是恨得牙痒痒,现在终于轮到自己使用这个特权了,真高兴!

目录
2#: 有限小数和无限循环小数
39#: 化循环小数为分数
80#: 一个论文题目
85#: 一些符号约定
86#: 多普勒效应
93#: 循环节长度之谜
97#: 循环节长度之谜(续)
100#: 循环节长度之谜(三)
101#: 循环节长度之谜(四)
104#: 循环节长度之谜(五)
106#: 费马小定理
108#: 同余
109#: 无限困惑

[ 本帖最后由 火车是运茶的 于 2008-12-29 20:04 编辑 ].
评论(175)



根号(n^2+1)  n>=1 不是有理数就可以存在无穷多个无限不循环小数.



回复 147#火车是运茶的 的帖子
我设想的一个构造无限不循环小数的方法。

随便选0-9十个数组成小数点后前10位(顺序不限)。如  0.0123456789。
第11-20位选择为第1-10位后一个数的值(规定9后为1)。0.0123456789,1234567891。
第21-40位分别选择为第1-20位后一个数的值。(为了看清楚我用逗号分隔小数)
0.0123456789,1234567891,1234567891,2345678912。
到第80位为:
0.0123456789,1234567891,1234567891,2345678912,
    1234567891,2345678912,2345678912,3456789123。

依次不断重复,即可得到一个无限不循环小数。可用数学归纳法证明。.



回复 152#xyq2100 的帖子
没错。但是我希望看到一个纯构造性的证明,以此解开hxy007的困惑。.



回复 152#xyq2100 的帖子
恩。同意。
不过有些人在乎怎么写出那个无限不循环小数来。.



回复 153#jyuntoku 的帖子
能否把证明写出来?.



第1个 0.011222333344444...    n个  (n-1)%10 依次排列
第k个 0.01...1(2^k个)2...2(3^k个).....    n^k个  (n-1)%10 依次排列
.
.
..



回复 156#火车是运茶的 的帖子
晚上我试试吧。
你也可以试试对我的命题证否。.



回复 151#jyuntoku 的帖子
这么说,“存在无穷多个无限不循环小数”已经得到构造性的证明(这个方法也可以看做是构造性的)。

实际上,在我们构造出来一个无限不循环小数之后,立即可以得到一系列的无限不循环小数。假设刚刚构造出来的那个是第0个,那么第n(n>=1)个就是把第0个小数的小数点后第n位变动一下,如加上1(但是9要变成0)。

所以关键的问题仍然是怎么样把“第一个”无限不循环小数构造出来。.



引用:
原帖由 xyq2100 于 2008-12-26 16:01 发表
第1个 0.011222333344444...    n个  (n-1)%10 依次排列
第k个 0.01...1(2^k个)2...2(3^k个).....    n^k个  (n-1)%10 依次排列
.
.
.
这是一个好办法。赞!.



回复 157#xyq2100 的帖子
这个和0.101001000100001。。。是异曲同工。.



事实上,112楼提出来的:
0.1010010001……(两个1之间依次多一个0)

就是一个无限不循环小数。.



回复 151#jyuntoku 的帖子
妙的!!!.



好了,有请各位继续挑一个构造好的无限不循环小数,用严格的数学方法证明它的确是不循环的。——直观在这里不能取代证明。.



没有人来证明啊?我来证一个:
A=0.1010010001……(两个1之间依次多一个0)

假设这是一个循环小数,循环节是X,那么X一定不能全部由0构成(否则A就要变成有限小数了),也就是说X中一定要有至少一个1。进一步,X中不能只有一个1,否则多个循环节的1之间的0的个数就不会改变了。

这样,对于某个循环节X,其最后一个(最后边)1和后边的X的第一个(最左边)1中间全是0,记这里的0的个数为a。显然,a个0连续出现在X和后边的X连接的地方。

但是我们已经知道两个1之间要依次多一个0,也就是说在两个1之间出现的连续的0的个数必须是不能重复的。这就矛盾了。因此A不可能是循环小数。.





看了那么多,发现有些人对于“无限多个”与“很多个”,“无穷大”与“很大的数”之间的区别没有搞清。.



引用:
原帖由 jyuntoku 于 2008-12-26 15:29 发表
更强一点的命题是:“存在无穷多个无限不循环小数”,这个也没想好该如何证。

这个问题可以用反证法证明。

假设,只有有限个(比如n个)无限不循环小数。
那么,将它们任意排列后,从第1个中取小数点后第1位的 ...
没那个必要吧,只要存在一个x是无限不循环小数,那么x+1,x+2,x加上任何一个自然数都是无限不循环小数,自然数有无限多个,那么这样的数就能轻松找到无限多个。.



提一个问题,实数为什么和数轴上的点一一对应?我忘记了。.



回复 168#dean1128 的帖子
恩。你说的有道理,我这里的“无穷多个”以及“无限”“有限”这些词都用得不准确。自然数的个数本身就是“无穷多个”,你的构造完全没有问题。
我原来帖子这里讲的“无穷多个”时的意思是比自然数的个数(即n个,n是任意大的自然数)更多的无穷多个。.



回复 169#dean1128 的帖子
我的理解是:把实数和数轴上的点一一对应,是一种对实数连续性的直观地比喻性质的描述。
这样说的好处是,数轴我们看得到且容易想象,数轴的“连续性”我们可以凭借本能和直观感觉到,所以实数的连续性我们也似乎能本能地直观地感觉到了,这个实数的根本性质就变成不证自明的了。(换句话说,诱导学生自己发现并认同了实数的连续性这一公理,尽管他们完全没有意识到为什么需要这条公理。)
于是老师可以继续往下教了。

总之,这是一种为了便于教学的“方便”讲法。

[ 本帖最后由 jyuntoku 于 2009-6-30 15:28 编辑 ].



引用:
原帖由 jyuntoku 于 2009-6-30 15:12 发表
自然数的个数(即n个,n是任意大的自然数)
这个表述有点混淆“任意大的自然数”和“无穷大”的概念。.



回复 170#jyuntoku 的帖子
首先,可以证明实数集不可数(就是实数比自然数个数多),方法很多,这里举一个
http://zh.wikipedia.org/w/index. ... 5&variant=zh-cn

然后,可以证明有理数集是可数的(就是有理数和自然数一样多)。
就可以得到无理数集不可数了。.



引用:
原帖由 jyuntoku 于 2009-6-30 15:12 发表
恩。你说的有道理,我这里的“无穷多个”以及“无限”“有限”这些词都用得不准确。自然数的个数本身就是“无穷多个”,你的构造完全没有问题。
我原来帖子这里讲的“无穷多个”时的意思是比自然数的个数(即n个,n ...
这必须整清楚,什么叫比自然数的个数多?在你的概念里,整数、有理数、偶数、自然数哪个更多?.



回复 174#dean1128 的帖子
整数、有理数、偶数、自然数这几个集合的势是一样的,可以说是一样“多”。.



回复 172#dean1128 的帖子
对,就是你说的那个地方表述有问题。.




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