第23章 數學大發現(3)(3 / 3)

你看,數列0.9,0.99,0.999,…總是從左往右鑽圈;數列1,12,14,18,…總是從右往左鑽圈;數列1.9,2.01,1.999,2.0001,…總是一左一右跳躍著鑽圈。

一個無窮數列,要是從某一項開始,以後所有的項都是越來越靠近一個固定的數,靠近到“你要多近有多近”,“你說多近,可以近到比你說的還近”,我們就把這個固定的數,叫做這個無窮數列的極限!反過來看,要是一個無窮數列有極限的話,它一定是一位鑽以極限為中心的小圈的能手。

0.9,0.99,0.999,…的極限是1;1,12,14,18,…的極限是0;1.9,2.01,1.999,2.0001,…的極限是2。

謹防冒牌貨

無窮數列0.9,0,0.99,0,0.999,0,…有沒有極限?1是它的極限嗎?

我們說,這個數列沒有極限,1不是它的極限。因為這個數列不是一心一意地、而是三心二意地靠近1。你看它往1靠近一步,下一項就跳回到零;再往1靠近一步,下一項又跳回到零。它有“猴脾氣”,在裏麵呆不住,這不符合極限的要求,所以沒有極服。

數列0.1,0.01,0.001,0.0001,0.00001,0.000001的極限是0嗎?

這個數列變化的趨勢,確實是越來越靠近0,但是它隻有六項就完了,做不到“要多近有多近”,所以沒有極限。因此,項數有限的數列,不管有多少項,根本談不上有極限。

下麵的幾個數列有極限嗎?如果有極限,極限是什麼?

12,23,34,…1,2,3,…11,12,13,…4,4,4,…12,-14,18,-1〖〗16,…0.9,0.99,0.999,0.9999,0.999991,-1,1,-1,…請你動腦筋想一想,不要判斷錯了。

取勝的絕招

有些人,雖說不知道什麼是無窮數列和極限,可是卻會用它們去爭論問題,運用靈活,你相信嗎?

你聽,這是甲、乙兩個小同學看了電影《孫悟空大鬧天空》後,正在興高采烈、津津有味地爭論。

甲:我有孫悟空的本領,說聲“變”,我就可以變成一個一尺高的小人。

乙:我的本領比孫猴子高,我說聲“變”,可以變成一個半尺高的小人。嘿,比你矮半截。

甲:半尺高算得了什麼,我再說聲“變”,就為成一個一寸高的小人啦。

乙:我再說聲“變”哪,就半寸高了,還是比你矮一半。

甲不說話了,他在心裏想,照這樣說下去,沒完沒了,而他總比我矮。他終於想出了一個好主意,對乙說道:咱倆別抬杠了。這樣吧,你比我年齡小,我讓你先說。你可以隨便往矮裏變,隻是不許變沒了。你說了以後,就不許再改了,然後我再說,怎麼樣?

乙:行。他憋足了勁說:我可以變成一個一萬萬萬萬分之一寸高的小人。

甲胸有成竹地說:我可以變成兩萬萬萬萬分之一寸高的小人,比你矮吧。

甲後發製人,取得了勝利。

要是有人不相信無窮數列12,14,18,…的極限是0;12,23,34,…的極限是1,你就可以采用這種後發製人的取勝絕招,使他點頭稱是,口服心服。

做一次遊戲

知道了什麼是極限,就可以來研究為什麼0.999…=1了。

我們可以把無限循環小數0.999…看成無窮數列0.9,0.99,0.999,…因為1是這個無窮數列的極限,所以有0.999……=1啊,原來這個等式的含意是:無窮數列0.9,0.99,0.999,…的極限等於1。

我們還可以把0.999…寫成無窮多項的和:

0.999…=0.9+0.09+0.009+…因為0.999…=1所以0.9+0.09+0.009+……=1這個等式很重要。現在,我們用這個等式來做一次取糖遊戲;假設在一個口袋裏裝有十塊糖,你六秒鍾取出一塊,一分鍾就把十塊糖取出來了。要是口袋裏的糖增加到一百塊,讓你一分鍾全取出來,隻要你動作快一些,能保證0.6秒取出一塊,一分鍾也就把糖全取出來了。

現在,假設口袋裏裝有無窮多塊糖,讓你一塊一塊地往外取,並且限你一分鍾全取出來,你辦得到嗎?這一回,你恐怕要皺眉頭了。

其實,這也沒有什麼不好辦。隻要你取糖的動作足夠快,是可以在一分鍾之內,把無窮多塊糖全部取出來的。取的方法是,你取第一塊糖用0.9分鍾,取第二塊糖用0.09分鍾,取第三塊糖用0.009分鍾……你這樣越取越快,把你取無窮多塊糖所用的時間,加在一起就是0.9+0.09+0.009+…=0.999…=1。

結果,恰好等於1分鍾。這說明一分鍾是可以把無窮多塊糖全取出來的。

這條線多長

有一條由半圓組成的波形曲線如圖。已知最左邊的半圓半徑為0.9厘米,往右各半圓的半徑,依次是它左邊半圓半徑的十分之一,即R1=0.9厘米,R2=0.09厘米,R3=0.009厘米,……雖然說半圓的半徑越來越短了,但是永遠不可能等於零,問這條波形曲線有多長?

乍一看,這條曲線好像不會有確定的長度。究竟有沒有?需要動手算一算。