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     0是一個神奇的數字,這裏簡單介紹一些關於0的特點和性質。


0的性質:

     *0是否屬於自然數仍有爭議,數論領域認為0不屬於自然數,集合論和計算機科學領域認為0屬於自然數。國際標準ISO 31-11:1992中,從集合論角度規定:符號N所表示的自然數包括正整數和0。中國國家標準GB 3102-1993參照國際標準作出同樣規定。

     *0是平方數。

     *0是高斯整數(高斯整數是實數部分(實部)和虛數部分(虛部)都是整數的複數)。

     *0是偶數。

     *0非正非負,0的相反數和絕對值都是其本身。

     *0乘以任何實數都等於0(0*10=0),任何實數加上0等於其本身(x+0=x)。

     *0沒有倒數和負倒數,任何數(包括0)除以0無意義。

     *0不能做對數的底。

     *0的正數次方等於0,0的負數次方無意義(因為分母不可為0)。

     *0的0次方目前數學家沒有給予正式的定義,部分領域中,如組合數學,常用的慣例是定義為1。

     *0!定義為1。

     *0和任何整數的最大公約數是另一個整數。

     *0是任何整數的倍數。

 

幾點闡述:

     1.任何數(包括0)除以0無意義:

證明:(反證法)

     假設非零實數除以0成立,於是設有非零實數x,有a=x/0。

     從而有x=a*0=0,從而與題設x非零矛盾,從而有假設錯誤。

     因此,任何非0實數除以0無意義。

     那麼,為什麼0除以0也沒有意義呢?

     首先,這裏先闡述一下現實生活中0除以0的無意義:

     舉個例子,假設有0塊錢,現在要把這0塊錢均分給0個人,那麼每個人應該分得多少塊錢?

     提出這個問題時,不是說這個問題有謬論,而是這個問題本身就沒有意義。對於這個問題,從哲學上說,0個人總共獲得0塊錢,那麼每個人分得的可以是任何數值的錢。為什麼呢?因為這個問題所描述的事件是一件不可能發生的事情,那麼,如果一件不可能發生的事情發生了,這件事情就具有無限的可能性。

     這個概念可以結合到香農的信息論,香農認為,一個碼元攜帶的信息量為-log(pi),其中pi為該碼元出現的概率。根據這個公式,pi越小,那麼信息量越大,當pi=0時,攜帶信息量為無限大,也就是說這樣一個事件所帶來的是無限的可能性,有可能是宇宙爆炸等等。既然一件已經認為是不可能發生的事情都發生了,那麼還有什麼事情不會發生呢?因此,0人分0塊錢,每個人可能分得任何數值的錢。

     然後,闡述一些關於數學上的概念:

     在極限理論中,認為任何非零實數除以0,其結果為無窮大(可能為正無窮大或負無窮大)。

     對於0/0,由極限理論,其值可能為任何值。

     舉個例子,0/0型洛必達法則:

     洛必達法則中有,

     設函數f(x)和g(x)滿足:

     x=>oo,lim f(x)=lim g(x)=0;同時f(x)g(x)均可導。

     那麼,就有 lim( f(x)/g(x) ) = lim (f’(x)/g’(x) ) =A

     從這裏,我們可以看出,由於函數f(x)和g(x)的多種可能性,其f’(x)和g’(x)也會有多種可能性,其結果A也會有多種可能性。

     即是有,0/0的結果可以為任意值,這是沒有意義的。

     2.零是高斯整數:

     高斯整數是實數部分(實部)和虛數部分(虛部)都是整數的複數。

證明:

     設0 = a + b * j,有 a = b = 0。由0為整數,於是有滿足高斯整數的定義。

     3.零是任何整數的倍數:

證明:

     設任意整數為a,則有

對於任意非零整數a,有0/a = 0,由於0為整數,從而有0是a的倍數。

而對於a為0的情況,前麵提及過0/0無意義,因此不必考慮。

     4.零和任何數的最大公約數是另一個數:

     由於前麵有一條準則:0是任何整數的倍數。

     所以對於a和0,有0是a的倍數,那麼,a和0的最大公約數自然為a。

 

0所起的作用

     1.零的作用:占位

     例如,用十進製表示的1024,其中的0起到了什麼作用呢?1024的0,表示百位“沒有”。雖說沒有,但是這個0不能省略,因為如果省略了0,寫成124,那就變成了另一個數了。

     在按位計數法中,數位具有很重要的意義。即使百位的數“沒有”,也不能不寫數字。這時就輪到0出場了,即0的作用就是占位。換言之,0占著一個位置以保證數位高於它的數字不會產生錯位。

     正因為有了表示“沒有”的0,數值才能正確地表現出來,可以說在按位計數法中0是不可或缺的。

     2.零的作用:表示“沒有”

     我們需要用一個數字來表示“無”、“沒有”。0在其本身的定義中就是“沒有”與“無”。

     一方麵,0代表了自然界中物質存在的一種狀態——無,這種狀態咋看沒有意義,但是其作為“有”的補充,其代表著自然界的普遍規律:有無相生。

     另一方麵,正是0所代表的“沒有”這種狀態,它能夠很好地描述我們所接觸到的“沒有”,讓“沒有”能夠以“0”的方式存在於“有”的世界中。

 

日常生活中的0

     在我們的日常生活中,有時也會遇到像0那樣表示“沒有”的情況。

     *沒有計劃的計劃

     我們常常使用日程表來管理計劃。在日程表中填入“案頭工作”、“出差”、“研討會”等計劃。那麼,和“0”相當的計劃是什麼呢?

     通常情況下,如果我們在某一天沒有上麵所提及的什麼“研討會”的日程計劃,此時,所有的時間都是有自己支配,所以現在自己處於沒有安排的情景之下,在這種情況下,我們可以用0來表示沒有安排與計劃,0就相當於空計劃,日程表中沒有任何安排,是空著的,就是0。

     在這裏,0所起到的作用也是一種占位的作用。

     *沒有藥效的藥

     假設現在必須有規律的服用某一種膠囊,每四天停用一次,也就是3天服用,1天停用。但是對於這樣一種周期進行循環是很有難度的。

     靈機一動,妙法自然來。那就是每天都吃藥。隻是,每4粒膠囊中有一粒是“沒有藥效”的假膠囊。事先準備好標有日期的盒子,並在其中放入每天需要服用的藥,不是更好嗎?

     這樣一來,就無需判斷“今天是服藥日還是停藥日”了。正因為有了“沒有”藥效的藥,才形成了“每天服用一粒膠囊”的簡單規則。在這裏,0的作用依然是占位的作用。

最後更新:2017-04-03 05:40:03

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