0.999……=1,是數學中一個典型問題,本文介紹了如何避開高等數學的極限、級數觀點,給一位剛接觸循環小數的小學生講解這一結果。
上小學五年級的兒子突然問起一個問題:媽媽,0.999…等于1嗎?學過極限、級數的我回答道:當然相等啦。兒子滿臉疑惑地說:那不是還差0.000…1嗎?我只能簡單地說:不能用“有限”觀點看待“無限”的問題。這么一個抽象、籠統的答案,小學生是無法理解的。“那么,0.333…+0.666…=1這也對啦?”這倒是給了我一個啟發:1÷3=0.333…=1/3,2÷3=0.666…=2/3,0.999……=0.333…+0.666…=1/3+2/3=1。兒子的回答卻是:“這么看好像對,可0.999…=1還是覺得不對。”就在我覺得解答還算成功時,問題又來了。“你看比較大小時,是先比首位,0.999…的首位是0比1小,所以還是0.999…小于1。”從教近20年的數學老師,不能給上小學五年級的兒子一個滿意的答復,看來我必須認真備一節小學數學課。
我們知道,有理數集包括有限小數和無限循環小數,而分數是有理數的另一種表現形式。即分數都能化成有限小數或無限循環小數;反過來,任何一個有限小數也能化成分數,當然任何一個無限循環小數,也一定會轉化成一個分數。如何把一個無限循環小數化成分數呢?根據無限循環小數分為純循環小數和混循環小數,可分為:純循環小數化成分數、混循環小數化成分數。
類型一:純循環小數化成分數
例1:把0.3和0.23化成分數。解1:0.333…×10=3.33…,0.333…×10-0.333…=3.333…-0.333…=3,(10-1)×0.333…=3,9×0.333…=3,0.3=3/9=1/3. 解2:0.23=23/99(過程略)。由此可見, 純循環小數化成分數,它的小數部分可以寫成這樣的分數:純循環小數的循環節最少位數是幾,分母就是由幾個9組成的數,分子是純循環小數中一個循環節組成的數。當然,0.9=9/9=1.
類型二:混循環小數化成分數
例2:把0.35、0.4734、0.12435化成分數。解1:0.3555…×10=3.555…,0.3555…×100=35.55,0.3555…×100-0.3555…×10=35.55…-3.555…=35-3=32,(100-10)×0.3555…=32,90×0.3555…=32,0.35=32/90=16/45. 解2:0.4734=4687/9900(過程略)。解3:0.12435=4141/33300(過程略)。由此可見,混循環小數,它的小數部分可以寫成這樣的分數:這個分數的分子是不循環部分與第一個循環節連成的數字組成的數,減去不循環部分數字組成的數之差;分母的頭幾位數字是9,末幾位數字是0,9的個數跟循環節的數位相同,0的個數跟不循環部分的數位相同。
當然,兒子提出的“0.999……等于1嗎”得到了圓滿的答復。至于他提出的比較大小問題,我的答案是:數學中的很多形式是可以變形的,不能簡單地只看外在形式,要看到它的本質。例如:4/2,它只是分數形式,并不是分數。兒子開心地說:原來循環小數可以變形啊,我會破解數學里的小魔術了。
(延邊大學師范分院)