数学题无解是分母还是分子为零(分数分母等于0的时候)

小学的时候课本和老师就告诉我们,除法中除数不能为0,分数中分母也不能为0。听话的学生知道之后,乖乖照做。

但也有人一直受到困扰,偏不信邪,你说不能为0,我就不为0了吗?“禁止等于引诱”,对某些人来说,禁止的诱惑力就像门上贴的那个封条,总想透过门缝往里瞅瞅,看里边是什么。

那么我们也讨论下,除法中除数为0,分数中分母为0之会发生什么?

我们知道,分数定义于除法,除法定义于乘法,那么就让我们追根溯源,从源头来找找原因吧。

一.除法中除数为0,会如何?

数学题无解是分母还是分子为零(分数分母等于0的时候)(1)

我们先回忆一下,小学的除法是怎么引入的。

有10个苹果,平均分给5个小朋友,每人分几个?

10÷5=2(个)

这是除法的现实意义。

如果我们把题目改成:

有10个苹果,平均分给0个小朋友,每人分几个?

不存在的那个小朋友“0”也很苦恼且无辜,你爱咋分咋分,反正从0分到无穷大都分不出去,关我什么事?

除法的定义:已知两个因数的积与其中一个非零因数,求另一个因数的运算,叫做除法。

除法的定义要求非0,我们偏不非0,看看会如何。

例1:已知一个因数为0,积为2,求另一个因数是多数?(完美的违背了除法定义,是不是很刺激?)

知道积和其中一个因数,求另一个因数,用除法,即:

?=2÷0

要算出这个“?”,目前看没法算,又得回到乘法中去找,即:

0×?=2

0乘什么数得2呢?我们只知道0乘任何数得0,没有听过0乘那个数得2啊,这也意味着我们找不到这样的“?”,此题无解。

这意味着:被除数不为0,除数为0时,商不存在。

例2:我们还知道,

0×1=0,

0×2=0,

0×3=0,

0×4=0,

...

根据除法与乘法的关系,有:

0÷0=1,

0÷0=2,

0÷0=3,

0÷0=4,

...

这有意味着:当被除数为0,除数也为0时,商可以是任何数。

综上,0为除数时,商要不不存在,要么是任何数,无法确定,这破坏了四则运算结果的唯一性,一百个人有一百个答案,那这还怎么算啊。

所以才规定0不能作为除数,否则就乱套了。

二.分数的分母为0时,分数会如何?

小学高年级的时候,我们学了分数。分数的分子相当于除法里的被除数,分母相当于除数,分数值等于除法的商。既然除数不能为0,那么分母也自然不能为0了。

但是分数毕竟不是除法,除法是运算法则,不能随便修改,而分数只是一个数,我们能否给分母为0的分数重新定义呢?

比如0!=1;a的0次方=1等;为何不规定a/0=∞(a≠0)?

1.分母趋近于0分数值的变化

直接令分母为0好像有点突兀,我们柔和一点,先研究分母趋近于0时,分数值是如何变化的。

小学的时候,我们知道分子不变,分母越小,分数值越大。当分母逐渐趋于0时,分数值趋于无穷大。

初中的时候,我们引入了负数,学了反比例函数y=1/x,知道,当x趋近于0的时候,既可以从x轴正半轴方向趋近,也可以从x轴负半轴方向趋近,这两种趋近方式导致的函数值y变化截然相反,一个趋于正无穷,一个趋于负无穷。

数学题无解是分母还是分子为零(分数分母等于0的时候)(2)

那么我们在定义a/0=∞时,是正无穷还是负无穷。

或者我们可以变通一点,规定:当a>0时,a/0= ∞;当a<0时,a/0=-∞。

好像很有道理,但是你只是相当于把函数换了一个方向,并没有解决从两侧趋于0时,函数值(极限)不统一的问题。

数学题无解是分母还是分子为零(分数分母等于0的时候)(3)

这里边有两个变化,一个是a的正负,一个是0的正负(右趋近还是左趋近)。

即使我们令a=1,0的趋近方向不同,也会出现正负无穷的情况。你既然是一个数,那么正负性应该是确定的,有稳定的性质。所以,这样的a/0无法定义。


2.分母为0引起的矛盾

我们还是不死心,既然不能让a/0=∞。我们规定详细一点,令a/0=w(a>0,w是一个最大的正数)

那么问题来了,有没有最大的数?很多小朋友都知道,如果能定义出来最大的数就不是最大的数。

w为最大的数,那么w 1呢?

索性让你们都是最大好了,来个并列第一,反正都那么大了,也不在乎差1了,即w=w 1。也可以理解为无穷大加1还是无穷大。

有了上述定义,我们可以得出结论:

∵w=w 1,

∴(w 1)-w=0

∴1=0。

我们虽然费尽心机的定义了一个数a/0=w,但是与现有的系统相矛盾,那么这个定义的意义何在?

数学家们在定义0!=1;a的0次方=1的时候,并没有与现有体系产生矛盾,还做出了补充,所以这样的定义是没有问题的。但是如果你的定义与我们基本的四则运算,交换律结合律都发生冲突,那这种定义就不可取。

无穷大不是一个数,它的运算不符合数的运算的特性,自然我们也不能将之放入群中,数中的0还是不能做除数。零分母和无穷大只能用于形式计算。

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