王建東
一般而言,任何數(shù)都能被另外的任何數(shù)除,只是不能除以0. “除以0”是被禁止的;甚至在試圖用計(jì)算機(jī)除以0時(shí),也會(huì)顯示錯(cuò)誤信息. 為什么除以0是禁區(qū)呢?
困難在于我們不能定義除以0. 例如,如果我們可以堅(jiān)持定義,任何數(shù)除以0都等于42. 但結(jié)果在此定義下,我們無法同時(shí)讓所有運(yùn)算法則正常生效. 如果采用這種定義,那么從1/0=42開始,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算法則可以推斷出1=42×0=0.
在考慮除以0之前,我們必須對(duì)除法遵循的法則達(dá)成一致意見. 老師一般都會(huì)這樣介紹,除法是一種與乘法相對(duì)的運(yùn)算. 6除以2等于幾?得到的值就是乘2得6的數(shù),也就是3. 因此下面兩個(gè)等式在邏輯上是等價(jià)的:
6/2=3和6=2×3
3是這里唯一有效的數(shù),因此6/2是無歧義的.
遺憾的是,當(dāng)我們嘗試定義除以0時(shí),這種方法遇到了很大的問題. 6除以0得幾?它是乘0得6的數(shù). 啊,任何數(shù)乘0都得0,無法得到6.
因此6/0不成立. 任何除以0的數(shù)都如此,也許除了0本身. 0/0等于幾?
通常,如果將一個(gè)數(shù)除以它本身,得到的值為1. 因此我們可以定義0/0=1. 而0=1×0,因此與乘法的關(guān)系不沖突. 然而,數(shù)學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為0/0沒有意義. 他們擔(dān)心的是如果采用另一種算法規(guī)則,假設(shè)0/0=1,那么
2=2×1=2×(0/0)=(2×0)/0=0/0=1
這顯然是不成立的.
這里的主要問題是:由于任何數(shù)乘0都等于0,因此我們推斷出0/0可以是任何數(shù). 如果這種算法成立,而且除法是乘法的逆運(yùn)算,那么0/0可以是任何數(shù)值. 它不是唯一的,所以最好避免這種情況.
等一下,如果你除以0,難道不是得到無窮大嗎?
是的,有時(shí)數(shù)學(xué)家使用這種約定. 但是當(dāng)他們這么做時(shí),必須相當(dāng)小心地檢查他們的邏輯,因?yàn)椤盁o窮大”是不可捉摸的概念. 它的意思取決于上下文,特別要注意的是,你無法假設(shè)它能像普通數(shù)一樣運(yùn)算.
就算讓除以0等于無窮大有意義,這個(gè)問題仍然令人頭疼不已.
(作者單位:江蘇省常熟市昆承中學(xué))