【科普】(0,1)小数的构造,解释小数和分数之间的关系
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木瓜之王 楼主
吧主,要删也随便了……反正我不习惯加格式。
小数的标准构造并不是来源于除法。小数的构造可以按下面进行:
我们将区间(0,1)均分成10段。如图。
给分点标上号(从P[1,0]=0标到P[1,10])。
如果x不在分点上,那么就有唯一的一段闭区间[ P[1,a[n]] , P[1,a[n]+1] ]包含x。,那么就定义x的第一位小数q[1]=a[n]。
假若x在分点上(x=P[1,a[n]]),那么这里就有两段包含x的闭区间:
[ P[1,a[n]-1] , P[1,a[n]] ] 和 [ P[1,a[n]] , P[1,a[n]+1] ]
种方法定义x的小数,一种是定义为q[1]=a[n]-1,另一种是q[1]=a[n]。
我们称取a[n]-1为第一种表示法,取a[n]为第二种表示法。为了统一,如果我们在这次使用了第一种表示法,那么后面就一直用第一种表示法。第二种也是。
我们可以继续对取得的区间分割。假设取了k次,得到了k位小数q[1]q[2]…q[k],我们可以再继续对得到的区间分割成10份。假设分点为P[k+1,1],P[k+1,2],...,P[k+1,9]。
那同上,如果x不在分点上,那么就有唯一的一段闭区间[ P[k+1,a[j]] , P[k+1,a[j]+1] ]包含x。,那么就定义x的第一位小数q[k+1]=a[j]。
假若x在分点上(x=P[k+1,a[j]]),那么这里就有两段包含x的闭区间:
[ P[k+1,a[j]-1] , P[k+1,a[j]] ] 和 [ P[k+1,a[j]] , P[k+1,a[j]+1] ]
种方法定义x的小数,第一种表示法定义q[k+1]=a[j]-1,第二种表示法定义q[k+1]=a[j]。
这样可以归纳地定义q[n]。因此我们得到了一个数列{q[n]},这样一来,我们就可以定义x的小数展开式为0.q[1] q[2] q[3] q[4] q[5]……。
然后,如果x永远不在分点上(x是无理数),那么{q[n]}是唯一的,也就是说不会碰到两种表示法的选择。
如果x在某个分点上,假设是第k次的分点,(设这个分点为b)
那么,两种表示法得到的结果就是:
1·0.q[1] q[2] q[3] …… q[k-1] b 9 9 9 9 9……(k位之后全是9)
2·0.q[1] q[2] q[3] …… q[k-1] b+1 0 0 0 0……(k位之后全是0)
比如,1/8的第一种表示法是0.12499999……
第二种表示法是0.12500000……
反之,假设我们有一个由0,1,2,3,4,5,6,7,8,9构成的序列,(排除0000……和9999……)
也一定能够按上面的规则对应某个实数的小数展开式。(注意,这个对应可是唯一的)
但不排除有两个序列对应一个实数(就像上面的0.124999…和0.125000…都对应1/8)
这种构造法是小数的标准构造方法。可以推广到任意n(n是整数且n>1)的进制(每次把区间分成n份)
因此,分数并不比小数精确,小数并不比分数精准得更差,两者都是准确地表示了实数。
这也就是说,1/3严格等于0.3333……,并不存在任何“余数”的问题。
2013年02月06日 11点02分 1
level 8
[打酱油]
2013年02月07日 23点02分 2
回复 鲁不白 :这是常见误解。线段的长度不是由点的长度决定的,也不是点的长度之和,它是由点组成整体决定的。打个比方,一堆沙子可以叫一堆沙子;但是里面的每粒沙子不能叫一堆沙子。如果用数学语言来说的话,就是Lebesgue测度不具有不可数可加性。
2013年11月11日 08点11分
回复 鲁不白 :本质上来说,这属于拓扑学和测度论的内容混用,这样混用经常能引起看上去像是“悖论”的东西,比如点与线段的长度,比如分球悖论。它们与人们的直观相违背,但并不违反数学定律。还请学习后再来争论。
2013年11月11日 08点11分
回复 鲁不白 :我举沙子这个只是当做例子……也就是想表达,一个整体的某些性质不一定能由部分的性质简单叠加的来的。另外,这和无穷小量一点关系都没有。
2013年11月11日 10点11分
回复 鲁不白 :如果不接受举的例子的话,那么严格的数学表示是:如果将直线L拆分成一族无穷个互不相交的点集{A_a|a∈Γ}的并:L=∪A_a,那么,只有当指标集Γ可列时,才有m(L)=∑m(A_a),否则不一定。换句话说,L的长度不一定等于A_a长度之和。
2013年11月11日 10点11分
level 2
额。。。汉字真多
2013年02月09日 07点02分 3
level 5
证明的漏洞太低级了,列举的都是非无穷数字,和无穷数字是两码事
2013年02月13日 03点02分 4
你想表达什么……什么叫做非无穷数字……话说,我用了“数字”了么?我说的是实数……
2013年02月15日 13点02分
level 1
小数最大的问题是~~如何定义加法
2013年02月16日 23点02分 5
通过级数定义啊。
2013年02月17日 00点02分
level 9
木瓜之王 楼主
再有一种方法就是直接通过给定的序列,直接用级数得出小数的值。
这两种方法实际上正好是两种反方向的构造,上面那一种区间分割是从给定的实数构造出它的小数表示序列,级数法则是通过给定的序列得到实数。
2013年07月08日 09点07分 6
level 1
好贴!收藏!
2013年07月08日 09点07分 7
level 1
如果我没理解错的话,可以这样说:例:x=0.979;第一次时,会落在[0.9,1]上,第二次会落在[0.97,0.98]上,第三次会恰好落在[0.97,0.98]间的第9个分点上。这么说没错吧?
2013年08月10日 19点08分 8

2013年08月11日 06点08分
level 6
1/8的例子,是10/9然后得到类似1.9999...这样对吗?
求问1/3=0.33333...,就是唯一序列0.3333....么?
2013年11月09日 04点11分 9
是的。只有有限的小数才会有两种表示序列,因为正好落在某一个分点上。
2013年11月09日 08点11分
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