1=0吗
谁都知道1不可能等于0,1=0这个算式是不可能成立的。但是,我们却可以用一种方法来“证明”1=0这一个荒谬的结论。
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把无限多个1和无限多个-1,一个隔一个地用“+”号列成一个算式:
1+(-1)+1+(-1)+1+(-1)……。
这个算式里的这些加数是可以无限地延续下去的,通常把它叫做一个无限级数,算式里每一个数1或-1叫做它的一个项。从第一个1开始的各项,顺序叫做第1项、第2项、第3项……。在这个级数里,当项数是奇数时,这一项是1,项数是偶数时,这一项是-1。这个事实可以用符号(-1)n+1(n是自然数)来表示,叫做这个无限级数的一般项(或通项),无限级数可以表示成1+(-1)+1+(-1)……+(-1)n+1……。
现在我们来作一个“证明”。
〔证明〕∵1+(-1)+1+(-1)……+(-1)n+1+……=1+(-1)+1+(-1)……+(-1)n+1+……
(等量等于等量)
左边=1+(-1)+1+(-1)……+(-1)n+1……
=1+[(-1)+1]+[(-1)+1]+……
(加法结合律)
=1+0+0+……
=1
右边=1+(-1)+1+(-1)……+(-1)n+1……
=[1+(-1)]+[1+(-1)]……
(加法结合律)
=0+0+0+……
=0
∴1=0
(等量代换)
上面这个“证明”,在推演过程中,除掉简单的计算以外,每一步都写出了根据。这样得出的结果,按理来说应该是正确的,但是,为什么会得出1=0这样一个荒谬的结论呢?问题就在于推演过程中我们错误地运用了那个加法运算的结合律。
我们都知道,加法运算和乘法有以下这五个基本运算定律:
(1)加法的交换律 a+b=b+a,
(2)加法的结合律 (a+b)+c=a+(b+c),
(3)乘法的交换律 a×b=b×a,
(4)乘法的结合律 (a×b)×c=a×(b×c),
(5)乘法对加法的分配律 (a+b)×c=a×c+b×c。
这些运算定律,不管式中的字母代农什么样的数(自然数、分数、有理数……),它们都是正确的,并且还可以推广到一般的情况,例如n个数相加,可以把其中的任何两个数互相交换,或者把其中几个数先行结合起来相加,然后再把所得的和相加等等。但是,应该注意,这祖所说的n个数相加是指将限个数相加,做加法的次数是有限的。对于有限次数的加法或乘法运算来说,上面所说的五个基本定律确实是正确的。
我们刚刚搞的那个“证明”,需要把无限多个数1和-1相加起来,加法运算就得无限次数地做下去。对于无限次数的加法运算,加法结合律是不是仍旧适用,还没有验证过。现在,我们冒冒失失地把在有限次数的加法运算中成立的结合律,不加验证地就套用到无限次的加法运算上去,这样,就自然得出象1=0这样错误的结果。