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楽しさと栄光のための数学
コース: 楽しさと栄光のための数学 > 単位 1
レッスン 7: 無限. . .9.999... 個の .999... = 1 となる理由
0.9 の循環が 1 に等しい! 9.999... この理由が 9.999... 分で明らかになります。もしあなたが全ての 9.999... 人のよっぱらい諸侯に名前をつけることができたらボーナスポイントです。親愛なる YouTube 様,このビデオの完全なスクリプトを含めることができたら素敵だと思いませんか? 文字数の制限というのは不合理です。 Vi Hart により作成されました。
ビデオのトランスクリプト
99.9 の循環のパーセント
の数学者が 0.9 の循環は 1 であることに
賛成しています。 私がそう言ったらそれを
信じる人はもう他のビデオに 行けばいいでしょうが,
そういう人には 0.9 の循環が 1 というのは,「one」derful
だから 1 と言っても納得するでしょう。 理由 2 または
理由 1.9 の循環。 0.9 の循環はちょっと変な数です。 私たちは数 1 や 2 を普通は
1, 2, 3, 4, 5 のような 自然数と考えます。 この場合,1 の次の数は 2 です。 9.9 の循環は 10 に
等しいかもしれませんが, あなたは 9.9 の循環の
諸侯がジャンプしているとは 言わないでしょう。 同じように,9.75 人と
4 分の 1 人の諸侯が ジャンプしているとも
言わないでしょう。 人の数は自然数だからです。 すると,この文で,0.9 の
循環が 1 に等しいという意味は いったいそもそも
何なのでしょうか? それが 1 に等しいとは, 2 分の 1 が 0.5 に
等しいと同じで, 同じ値だということです。 あなたはこれを哲学的に,1 は
一番淋しい数とかなんとか考えて, 0.78 たす 0.22 は 同じように淋しいとか
考えることもできます。 しかし,数学的にそれらが
等しい値というのは 100 年の孤独は,カッコの 10
たす 40 カッコ閉じの 2 倍 の孤独と同じ,または, 99.9 の循環年の孤独ということに 疑問はありません。 すると理由 2 は証明ではなく, 心を柔軟にして,違う外見の数でも 同じ値のものがある,と考えることです。 他の例として,代数は
0 と -0 は等しいがあります。 理由 3. 0.9 の循環は小数に
見えるので実数としましょう。 0.9 の循環は
1 に無限に近い数で, しかし,1 ではない数としましょう。 これを直視して下さい。
あなたのうち何人かは, 間違った数を書いています。 それは 1 に無限に近く, しかし 1 よりも小さい
ある「数」ですが, それは 0.9 の循環でも
実数でもありません。 よし,もっと 3.9 の循環が
4 の証明をしましょう。 このとき 3.9 の
循環の式によれば, 3.9 の循環は 4 です。 ステップ 1,0.9 の循環を
x に等しいとします。 ステップ 2,この両辺に,
10 をかけます。 ステップ 3, 0.9 の循環を
左辺でひきます。 右辺では,x をひきます。 すると,9.9 の循環ひく,
0.9 の循環は,9 に等しく, そして 10x ひく x は 9x で,
両辺を 9 で割ると, 1 が x に等しいとなります。 お気づきでしょうが,x は0.9
循環にも等しかったです。 ここにはトリックはありません。 単純なかけ算とひき算と
9 での割り算だけで, 全て可能な操作です。 なぜなら,それらは
一貫しているからです。 0.9 の循環で,何かが
一貫していない時には, 私たちは代数を
あきらめます。 たとえば,代数では,0 で
割ろうとすると,問題です。 そこでは何でもどんな
値にでも等しくなります。 もしあなたがどんなものでも
等しいと言いたければいいですが, するとあなたの代数は
つまらないでしょう。 生徒をなぎ倒し,あたかも他には
代数がないというふりをする 基本の代数では,
0 で割ることは許されません。 それが今日の一貫して不思議
なほど実用的な代数です。 私たちは,100 をかけることで
小数点を 2 回ずらすこともでき, 99.9 の循環本の壁の
ビールビンがあるとすると, 99.9 の循環本の
1 本を倒して, 飲み干して 99 で
割って酔っ払います。 理由その 5。 無限の 9 があります。 もし誰かが一番大きな数が
あると考えたとします。 しかしそれは無理です。 なぜなら,その数に
1 をたすか,2 をかければ, どんな数であってもそれよりも
大きくなるからです。 しかし,無限は数ではありません。 1 や 2 をたすことで 大きな数を得ることが
できるのは,代数です。 それは実数を扱っています。 無限ではひき算も
上手くいきません。 無限の数のビールビンひく 1 は 無限の数のビールビンのままです。 この 10 をかけて
小数点をずらす時, 限りのある 9 では 0 が
作りだされます。 しかし,そうはなりません。 無限の 9 に 9 を (最後に1桁)
たしてもまだ無限の 9 です。 この,あるいまいましいと
いってもいい特性のため, この証明が上手くいきますが, 無限は実数ではありません。 もしあなたが 9.9 の循環が
10 に等しいという考えに 不満を持っているような
タイプの人なら, 1 割る 0 は無限であるべきだ
と感じることでしょう。 実は基本の代数とは違う
他の計算のシステムがあって, そこではそれは正しいです。 そうです。数学者たちは どうやって 0 で割るかを
ずっと昔に理解していました。 しかし基本の代数は無限を
扱うことができないので, あなたの基本の代数で
無限を使おうとすると, とたんに矛盾が生じます。 無限は実数ではないかも
しれませんが, それは超実数です。 超実数は無限小の中の
無限大のように, 他のルールに従います。 そして,代数では扱えません。 ある人たちはそれらは
数であるべきで, それらを使うことできると
考えました。 そしてどうするかを
理解すると,バン! 微積分学とかなんとかです。 理由 その6。1 から 0.9 の
循環をひきましょう。 無限の 0 が並ぶのは
明らかでしょう。 しかしあなたは無限を
越えたどこかに 最後の 1 があると考えたく
なるかもしれません。 それを,0.0 の循環の 1 と
書きたいと思うかもしれません。 もちろん,0 は無限に続きます。 するとその 1 にはけして
たどりつくことはできません。 そこでそれをそのままに
しておくでしょう。 すると,0.9 の循環と
1 の差は 0 です。 差はありません。 ここにもうひとつの差がない
証明があります。 1 の次に大きな数が 2 と
いうゲームを覚えていますか? 次に大きな実数は
何でしょうか? このゲームでは次の数として
どんな数をあなたが言っても, 私はもっとそれに近い数を
いうことができます。 実数の数多い楽しい
ことの一つは, どんなに近い 2 つの
実数をとっても, その間には無限の数があり, それらの間にも無限の数が
あり,と続くことです。 1 の次に大きな実数と
いうものはなく, 同じように次に小さな実数と
いうものもありません。 もし,0.9 の循環と
1 が違う数ならば, その間には無限の
実数があるはずです。 もし,あなたが 0.9 の
循環よりも大きくて, 1 よりも小さい数を
言えないのであれば, それは 0.9 の循環が
1 だからです。 もしこの考えが
好きではないなら, 大学に行って超実数を
習いましょう。 またはさらによい
超現実数があり, それはある数の体系で, 1 に無限に近いが,
1 ではない数があって, もっと変なことには, 無限にそれよりも近い数が
無限にあります。 とにかく,理由その 8。 もう一つのよくある証明は,
0.3 の循環をとり, それが 3 分の 1 に等しいと
して,3 をかけると, あきらかに定義から
3 分の 3 は 1 で, 0.3 の循環かける 3 は 0.9 の循環で,
お気づきかもしれませんが, それは 1 に等しくなります。 ここで 1 つだけ
仮定したことがありますが, それは 0.3 の循環が3 分の
1 に等しいということで, 多分あなたは一般に
小数表記が嫌いなのでしょう。 これから理由
その 9 がでてきます。 これは無限級数の
和を使います。 10 分の 9 たす,
100 分の 9 たす, 1000 分の 9 たす,・・・
この級数の和は 1 です。 しかしなぜあなたがこの証明を
気にいらないか想像できます。 これはある部屋を
通ることはできないという ゼノンのパラドックス
みたいだからです。 そのためには先ず部屋の
半分まで行く必要があり, そのためにはさらに部屋の
半分まで,などなど。 どうやったら矢を的に
打つことができるのか, そのためには矢は
半分までの距離を行き, そのためには半分の
半分までの距離を行き, そしてそのためには半分の
半分の半分までの距離を行き, とすると,無限の点を通りますが
無限は有限の時間で通れないので, けして物は動くことはできない。 1 までには 1/2 たす
1/4 たす 1/8 ・・・で どの地点でもまだ 1 に着かない
ので,物は動けません。 しかし,ラッキーなことに,
無限がそれを可能にします。 つまり,それが無限の定義です。 とても大きな数でそこに
たどりつけなくても, どんなに大きな数を
数えることができなくても, この・・・を書くことや, 循環部分へのバーや点が, 無限級数を書くショートカットに
なっています。 そこでは 1 につくまで
10 分の 9 たす 100 分の 9 たす,
・・・となっており, 3 分の 1 につくまで,
10 分の 3 たす, 100 分の 3 たす,
・・・となっていて, いくら 3 を書いてもそれは いつでも 3 分の 1 よりも小さいが, しかし,それはまたいつでも無限
の 3 の循環よりも小さいです。 無限を使うとそこに
到達できますが, 実数でそれができる数は
ありません。 2 進数の 0.9 の循環と
等価なのは, 0.1 の循環です。
それは 1/2 たす それは 1/2 たす 1/4
たす 1/8 ・・・で, そうやって私たちは点々の
半分の音符が 1 の音符に等しいと
わかります。 0.9 の循環が 1 に等しい 究極の理由は,それで
上手くいくからです。 それは一貫しています。 1 たす 1 が 2 に等しいように
一貫しています。 しかし 1 割る 0 が無限大に
等しいは一貫していません。 数学とは,規則をでっちあげて 何が起こるかを
見るという学問です。 それには良いルールを
でっちあげるという 良い創造性が必要です。 数学と芸術の
ただ一つの違いは, もし数学であなたが自分が
発明したルールに 正確には従わない時には, 人はあなたが間違えていると
言う傾向があることです。 あるルールは基礎の
代数と実数を与えます。 そのルールでは, 0.9 の
循環と 1 の違いを言えません。 それは 0.5 と 2 分の 1 の違い, または 0 と -0 の違いを
言えないのと同じです。 これで 0.9 の循環が
1 に等しくないとは 簡単に言えないことが
わかると嬉しいです。 このビデオで私は
7.9 の循環が, 8 ということを考えました。 あなたがもう,ああ,それは素敵だ, 4.9 の循環が 5 だから, ハイ 4.9 循環だと
考えると嬉しいです。 もしあなたがこの数学が
好きになれないなら, 私はあなたを
気の毒に思います。 しかし,0.9 の循環は 1 です。 この話のモラルは, ある数に無限に近いが,
それよりも少ないという考えは 馬鹿げてもいないし,
間違いでもなく, すばらしく,美しく,
興味深いものです。 真の数学者は「それはできない」
というのを挑戦とみます。 もし誰かが,小さな数から
大きな数はひけないと言うと, 負の数を発明します。 誰かが自分自身をかけて負に
なるような数はできないと言うと, 虚数を発明します。 もし誰かが 2 個の 0 でない数を
かけあわせて 0 にはできないとか, 0 でない数にそれとは
違う数のベキを考えて 0 はできないというと,
あなたは 「そんなことは一度に同時に
できる」と言うかもしれません。 8 次元で。 もしあなたが彼らの言うことを
無視してその数が 8 次元でないと言い,
これは偽の数の発明というのは 意味のない時間の浪費です。 実際にそれをやってみようとすると, あなたは 8 元数を
分解しているでしょう。 それはとにかく
とても素敵で,たまたま 電子の波動方程式とかを
記述するのに 完璧な方法だったりします。