为了理解这个问题,我们先从数轴开始。
在我们眼中,数轴就是一条普通的水平线,而且这条水平线是连续的。
但真的是这样吗?
(相关资料图)
数轴是由点组成的,每个点对应一个数字。那么我们仔细想一想,当数字和数字无缝连接在一起意味着什么呢?我们当然不能说。
这里只考虑有理数的情况。
我们知道有理数可以用m/n来表示。那么,两个不同的有理数之间必然存在差异,即间隙。不管差距有多小,它都必须存在。
那么,根据上面的分析,数轴并不是连续的,而是点与点之间有间隔:
图1
尽管这个差距可以任意小,但差距仍然存在。
正是基于上述思想,数学家定义了无穷小的概念:
无穷小大于0,但小于任何数字。也就是说,无穷小虽然大于0,但却不能用任何数来表示。
无穷小定义的关键是用无穷对抗无穷大:数轴上相邻的两个点可以很接近,但x也可以变得无限小。
首先,很明显,数学点没有大小,因为数学理论认为,任意两个相邻点之间一定存在无数个其他点。如果点有大小的话,这个理论就肯定不成立,因为只要有大小,就总会有放不下的时候。
正是因为点没有大小,点与点之间必然存在间隔,并且考虑到数学上无穷小大于0但小于任何确定数的定义,我们可以假设:
图2
也就是说,数轴上的每个点都尾随一个无穷小的尾部。这个假设和数学理论并不矛盾:因为数轴上任意两点之间的距离都对应着某个数,而这个无穷小长度小于任意两相邻点之间的距离。注意,上图中的无穷小没有与它右边的点相连,表明x小于任意某个数。数轴上相邻的两个点可以无限接近,但无论距离有多近,x 总是小于两个相邻点之间的距离,但x 并不是一个没有大小的点。这里的x是极限,它可以无限接近0,但永远不会等于0。
我们假设图2中的第一个点是1,第二个点是0.9的一个周期。 0.9的循环无限接近于1的左边。进入点1的x区域后,两个数字之间的差值就不能再用任何方式使用了。当表达一个数的时候,或者说两个数之间不能再放任何数的时候,这个时候我们只能认为这两个数是相等的。