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证明:不可能在1分钟的时间里写完“无限个9”

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证明:不可能在1分钟的时间里写完“无限个9”
@璐村惂鐢ㄦ埛_0RCbRPP馃惥 兄一个帖子里宣称:有办法在1分钟的时间里将无限循环小数0.999……中的所有9全都写出来,
以此来“证明”其中存在“最后一个9”。
这位兄的说法是:既然没有最后一个,那当然不能写出所有的9了。否则,若是能写出所有的9,岂不是有最后一个了?
这种说法其实就是:他有办法将“无限个9”在有限时间里写完,以此来证明“无限个”就是“有限个”!
显然,这是自相矛盾的。所以不可能成立。
但是他宣布了一种自认为可以实现的办法如下:
当时间为1/2分钟时,写下第一个9,0.9
当时间为3/4分钟时,写下第二个9,099
当时间为7/8分钟时,写下第三个9,0.999
……(此处省略无穷多个步骤)
他宣称:
当时间为1分钟时,请“高等数学”们说一说,有哪一个位数上的9没被写出来吗?
没有吧?
然而,本帖就是要证明:他的这个办法不可能实现。
(待续)


IP属地:陕西1楼2024-01-02 22:19回复
    (不明原因,我艾特原作者无法成功,在此道歉。顺便请教有经验的朋友该如何处理)


    IP属地:陕西2楼2024-01-02 22:24
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      2025-08-01 05:34:02
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      (续)
      先考虑,不说人写出一个9能多快,但不管多块,总有一个时间数,设它为ε。这个时间数必>0。
      设(1/ε)以2为底的对数为n,即2^n=1/ε。或1/2^n= ε。
      @璐村惂鐢ㄦ埛_0RCbRPP馃惥 兄所提的方法要求:
      第1个9在(1-(1/2))分的时间点写成;
      第2个9在(1-(1/4))分的时间点写成;
      …………
      第N个9 在(1-(1/2^N))分的时间点写成;
      …………
      按此要求,写完第N-1个9到写完第N个9之间的时间不可超过:(1-(1/2^N)) - (1-(1/2^(N-1))) = 1/2^N。
      于是,当写到N≥n+1时,允许的时间已经小于 ε,不可能完成了。
      证毕。


      IP属地:陕西3楼2024-01-02 22:57
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        那个楼的讨论中,存在概念的偷换:
        (1) 用有限的时间枚举出一个无穷集合的所有元素。
        (2) 用有限条逻辑语句严格描述出一个无穷集合的所有元素。
        这两句话中,(1)是不可能的,(2)是可能的。
        在那个楼6楼的楼内,那个楼主说的“康托尔经常做无穷次操作”这句话,就是这种偷换概念。
        康托尔经常做的是(2),而那个楼主想说的是(1)。


        IP属地:陕西6楼2024-01-02 23:37
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          最难以避免的错误,就是无意间偷换概念。


          IP属地:陕西7楼2024-01-02 23:39
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            声明一点:
            本楼针对这一个具体问题,感到有可讨论的地方,提了一些看法。
            但本帖并不是对@火星种土豆☎ 兄全面的评论,因为兄的其他帖子我还没有能细看。
            而且,就我已经看到的一部分兄的帖子的印象,@火星种土豆☎ 兄对数学基本概念的理解有相当的深度。
            有可能的话,将来或许还可以多向兄学习一些东西。


            IP属地:陕西9楼2024-01-03 00:37
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              14楼@GR2NSDP 兄方法的错误之处说明。
              主要在于第一句话:“有以下书写时间可以任意选择……”,
              事实上,下面叙述的“书写时间”,并不可以“任意选择”,因为这种选择违背了一个公认为真实的事实。
              我说的这个“公认为真实的事实”,是:
              人书写“9”的速度不可能无限,必有界。
              即存在一个很大的数M,使任何人的书写速度不可能大于每分钟M个“9”。
              也就是:每个9的“书写时间”不可能 < 1/M。
              而不管M有多大,@GR2NSDP 兄方法中,所选的各个“书写时间”,显然必在某一个之后,全都小于1/M。
              所以,不可以如此“任意选择”。


              IP属地:陕西17楼2024-01-03 12:21
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                @薄洛之水 兄:
                对于6楼的两句话:
                (1) 用有限的时间枚举出一个无穷集合的所有元素。
                (2) 用有限条逻辑语句严格描述出一个无穷集合的所有元素。
                本来这两句话中,(1)是不可能的,(2)是可能的。我原以为这早已是非常明白,不会有人怀疑的了。
                我没有想到您竟然会说:“ (1)当然是可以实现的”。
                看来您是认为:每一个“枚举”操作花的时间,必须认为是零?如果不看成零,就是“不是数学”了?
                现在看,既然您这么认为,那么问题就扯远了,扯到不是数学问题而是语文问题上了。
                您是否想说,
                每一个操作不需要花时间(花的时间为0)是数学上的“规则”?
                就好像几何上一个点大小为零一样?
                一个“操作”也是时间轴上的一个“点”?是吗?
                确实,数学上是规定了一个几何点的长宽高体积都为零。
                但是,如果问题中不是说的“一个点”,而是说的“一粒米”,还应该不应该认为这一粒米体积为零?
                比如说,问:10粒米均匀分布在一公里的线上,平均间隔多少。
                此时,人们通常会把一粒米看做一个几何点,把自身大小忽略为零。
                但是,如果问:一升的量杯能不能装下一亿粒米。
                此时,还能把一粒米看做一个几何点,把体积忽略为零吗?显然不能了。
                为什么前一个问题可以将一粒米看做一个几何点,而后一个问题就不能如此看?
                这是因为,后一个问题的题目文字中,就含有“体积不可忽略”的言外之意。
                同样道理,上面的(1)的文字中,含有“时间不可忽略”的言外之意。
                这或许不是数学问题,而是语文问题了?


                IP属地:陕西28楼2024-01-05 00:46
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                  2025-08-01 05:28:02
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                  @薄洛之水 兄:
                  您的这句话:生成数字的时间可为0,可不为0,这才是数学!
                  原则上有道理,但是,您应该明白道理何在。
                  真实的操作,所花时间不可能不大于零。
                  数学上之所以可以有“不花时间的操作”这种抽象概念,是因为许多问题中,忽略花的时间后,所得结果与不忽略时相同,或相近(其差别可忽略)。
                  然而,如果遇到的具体问题中,忽略所花时间,和不忽略所花时间,所得结果大相径庭,此时还能忽略吗?此时当然就不应该采用“不花时间的操作”这种抽象概念了。
                  也就是说,此时并非“ 可为0,可不为0”,而是必须不为0了。
                  若问“一个杯子能否装一亿粒米”,此时不可以把一粒米忽略为一个体积为零的“几何点”,
                  这您在上面楼里也是同意的。
                  但是您说,这是个“实际问题”,而我们讨论的是一个“抽象问题”。
                  那好,我们把题目换一下换成抽象问题:
                  问“一个容量有限杯子能否装无穷粒米”
                  怎样?这和上面的问题,思维逻辑有什么差别?


                  IP属地:陕西32楼2024-01-05 15:20
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                    (续)
                    也许您会说,如果我不想研究真实的米粒,只想研究无体积的“抽象米粒”,不行吗?
                    当然行,而且在数学中这种思考也并非无意义,因为他可以分析逻辑关系。
                    但是,你的题目的措辞改一改,
                    显然不能简单只用一个“米”字,就让人知道你的米是个“抽象米粒”。
                    必须明白告诉读者你这里的“米”是无体积的“抽象米粒”。
                    试想,加入我们现在讨论的问题中,那位火星种土豆兄添上一句话:“假设每写一个9字不花时间”,
                    还会有现在的争论吗?
                    但是这样一来,原问题也就没有意义了。
                    因为,“无穷个0的无穷级数之和,也是零”,这是前人早已很清楚的东西了。
                    还有,你如果把一分钟内的所有时间点,当做一个无穷集合,那么
                    “任何一个无穷集合里面,总能包含一个无限可数的子集”,也是前人早已很清楚的东西了。
                    还用这样设计、讨论么?


                    IP属地:陕西33楼2024-01-05 15:44
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                      @薄洛之水 兄:
                      或许您因故没有把我上面说的看完?因为我看到有些已经解答过的地方您仍在重复。
                      希望您再看几遍消化消化后再说,如何。
                      为便于阅读(包括给其他网友阅读),我把前面部分内容再归纳列于下:
                      一、他的题目中,并没有宣布“生成数字的时间为0”,也没有默认“生成数字的时间为0”!我说他没有“默认”,是因为他题目本身就是在研究“时间够不够用”的问题,当然不能默认为零,否则还研究什么?岂不自相矛盾?
                      二、他的帖子并非都是完全正确的,而是在采用了您所强加的一个“潜规则”后,才正确,我说的“潜规则”是指:“必须把每个操作都默认为不需要花时间的”。这个潜规则确实在不少问题中都可用,但是潜规则并不是公理,并不是必须采用,也不是一定能采用!
                      三、“ 写字花时间”不是强加的前提,而只是没有采用你强加的“潜规则”而已。它是本来就存在的客观的已知条件。
                      四、不少民科朋友习惯于做题目时直接采用潜规则来“推理”,这种潜规则既不是公理,也不是科学的原则,只不过是他在“题海战术”这种不科学的教育方式下,训练形成的不科学习惯——只会照抄别人的模式而不去思考实际问题——而已。
                      五、近年来不科学的教育方式盛行,学生中流行的这类“潜规则”有不少。例如:
                      (1)凡力学问题中没有给出摩擦力的,都必须吧摩擦力忽略为零。
                      (2)凡一个物体没有具体说形状大小的,都必须把它忽略成一个几何的“点”。
                      (3)凡一个操作没有给出花的时间者,都必须认为它不花时间。
                      (4)凡一个物体给了形状而没有说弹性的,都必须认为它是刚体。
                      (5)凡一些事件没有指出其概率大小者,都必须认为“概率均匀”。
                      ……等等等等。
                      然而,这些潜规则并非“公理”。能否采用应该根据题意具体分析。
                      除了现在我们遇到的这个认为“有限时间内可以完成无限次操作”荒谬绝伦的结果外,其他各种荒唐的错误可以举出很多实例。
                      将来如有时间我可以给各位介绍一些我在教学中遇到过的某些故事。希望朋友们能从这些实例中取得教训。


                      IP属地:陕西34楼2024-01-05 16:38
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                        @薄洛之水 兄:
                        有些话您确是“已经说了无数遍”,但能解除误解的关键话却始终没回答,只在反复重复本来就自相矛盾的话。
                        所以,我至今无法肯定您的最终观点是什么。
                        也许,我所做的解释一直都是因为对您误解,而文不对题?无的放矢?
                        现在,即使我想接受您的观点,也不知道该接受哪个。
                        那么能不能先就几个具体些的较小问题,告诉我您的观点,让我稍微明白点?
                        (当然,不需要太急,缓一缓再说也好)
                        比如:您认为不应要求ε>0,究竟是根据以下哪个理由?
                        甲)他原题目规定了“写9的时间为0”(我已经告诉你他没有这样规定)
                        乙)他原题目默认了“写9的时间为0”(我已经告诉你他没有这样默认)
                        丙)虽然真实情况下必须ε>0,但在数学中(理论问题、抽象问题中)不能要求ε>0,即使在讨论时间够不够用的时候也不能要求,否则就“不是数学” (不理论、不抽象)
                        丁)其它
                        再比如:您已经同意了,若问“一个杯子能否装下一亿粒米”,此时不可以把一粒米忽略为一个体积为零的“几何点”,
                        但是您说,这是个“实际问题”,而我们讨论的是一个“抽象问题”。
                        那好,我们把题目换一下,换成抽象问题:问:“一个容量有限的杯子能否装下无穷粒米”
                        请问:以下该选哪项?
                        甲)第一问中米粒的体积不可忽略为零,因为这是实际问题,但第二问中米粒的体积应该忽略为零,因为这是抽象数学问题,
                        乙)第一问和第二问中米粒的体积都不可忽略为零,因为都是在讨论容积够不够,所以不该忽略体积,
                        丙)第一问和第二问中米粒的体积都应该忽略为零,因为都是数学问题,
                        丁)其它
                        后面这个,虽然您没有回答,但从您的其他话中看出您似乎观点是“甲)”?
                        也就是说:您认为可以既宣布“一个杯子可能装不下一亿粒米”,同时又宣布“一个容量有限的杯子必定能装下无穷粒米”而不觉得自相矛盾?
                        不知是不是?
                        如何?


                        IP属地:陕西36楼2024-01-05 21:52
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                          @火星种土豆☎ 兄:
                          无限抛球悖论与此问题性质不同,既不是6楼的(1),也不是6楼的(2)。因性质不同,牵涉到另外一些基本概念。夹在本楼的讨论中显然不方便。如有时间的话可以另开一楼。
                          不过这里可以先简单说几句:
                          无限抛球悖论是一个与芝诺悖论有联系的话题。
                          芝诺悖论提出时微积分的理论尚未完整。
                          早期牛顿莱布尼茨时代的微积分容纳了许多“逻辑BUG”,实际应用中人们是采用回避矛盾的方式。只要回避了有BUG的地方,最后的结论够应用的需要,就可以推广了。
                          所谓芝诺悖论其实就相当于对当时微积分理论存在的逻辑BUG的一个揭露而已。
                          现代的极限理论(即所谓ε-δ、ε-Μ语言)克服了微积分理论中原有的“逻辑BUG”,故从此芝诺悖论就可以“不是悖论”了,因为它在逻辑上已经可以“自圆其说”了。
                          但是,
                          所谓ε-δ、ε-Μ语言的逻辑嵌套层次比较复杂(至少两层),所以虽原则上“可以自圆其说”,但让不擅长逻辑思维只擅长形象思维的读者理解,仍较困难。
                          这种困难,不少人都曾因它而被“卡脖子”。
                          在@GR2NSDP 兄的《ε-δ语言不准确》(【民科吧】_百度贴吧 https://tieba.baidu.com/p/8839575023?fid=1053345&pid=149553252499#149553252499)一楼的第10、第12楼里,我们就曾专门讨论过““全称约束”在外层,“存在约束”在内层,还是“存在约束”在外层,“全称约束”在内层”的差别问题。
                          所以,人们依旧把芝诺悖论当一个“悖论”的故事看待。
                          无限抛球悖论在这方面与芝诺悖论类似。
                          芝诺悖论对应于一个“极限存在”的实例。而无限抛球悖论对应于一个“极限不存在”的实例。
                          极限不存在有多种情况,除了“无穷大”(正无穷、负无穷)以外,还有不能确定的,如n→∞时的(-1)^n。
                          无限抛球悖论对应的是不能确定。
                          所以,在人们的理解中,它比芝诺悖论更不直观。


                          IP属地:陕西42楼2024-01-06 12:49
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