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给孩子最好的科学教育

微积分中0有倒数吗(0除以0真的没意义吗)(1)

作者 Avery Thompson

翻译 小王子

审校 七君

千万不要除以0!在学校老师都是这么教的,在大部分情况下这的确是个好建议。几乎任何东西除以0都是没有意义的。要是你问苹果语音助手Siri除以0的问题,她会说你没有朋友的。不信你可以自己试试看!

微积分中0有倒数吗(0除以0真的没意义吗)(2)

Siri的冷笑话:"假设你有0块小饼干,你要让0个朋友公平地分享这些饼干。那么每个朋友能拿到多少饼干呢?你看我没说错吧,这个问题没有意义啊!你根本没有小饼干,更可怕的是,你没有朋友!"

但是究竟为什么一定不能除以0呢?有没有可能在某种情况下我们可以除以0呢?接下来的讲解可能让你眼前一亮,你会发现数学是一个充满奇迹的学科。

除以0是没意义的,因为在代数中,除以0也可以被解释成乘以0。比如,3/0 = X相当于 0*X= 3,显然,没有X能让这个等式成立。

0除以0也会产生类似的问题。0/0 = X 也可以被写成 0*X= 0,这里的问题在于X可以取任何值。

然而,某些情况下,除以0实际上是有意义的,并且是解决问题的关键。这是牛顿在发现微积分时领悟到的。

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牛顿老师和他的微积分

就比如说,有一条曲线,你需要知道在特定点上这条曲线的斜率(倾斜程度)。也就是说,你想找一条直线,这条直线和这条曲线只在这一点上相交,这条直线也被称作在这一点上的切线。在很多情况下,只用代数方法是无法知道它的斜率的。

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切线和曲线只在点 X 相交;斜率描述的是倾斜程度

但是,如果使用微积分的方法以及除以0的技巧,这个问题就能被巧妙解决了。相比找到那条切线,找一条和曲线在两个点相交的直线、并算出它的斜率就相对简单多了。如果你把相交的这两个点越移越近,你得到的直线就越来越接近你想要的切线了。

当你把两个点移至重合时,它们实际上就是一个点了,你就找到了你一开始想要的那条切线。只有这时,你才能知道斜率是多少。实际上,你就是用0除以了0,得到了斜率的答案。

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在除以0时,必须引入一些其他的条件。最初 0/0的问题在于,任何数都可能是答案,所以引进一些限制性的因素可以减少答案的可能性。

一旦你可以除以0了,一个数学的新世界就打开了。和0以及“无限”一起玩耍吧,一切不可能的方程都会变得司空见惯了。所以,当你学会怎样除以0,你的数学视野就再也不一样了。

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