分母(除數)為什麼不能為0?

數學總是很嚴謹的,正如根號下不能為負數(實數範圍內)是因為找不到一個實數的平方等於負數。
小學的時候數學老師說除數(分母)不能為零的原因是除法是乘法的逆運算。任何數*0=0,所以假如除數為零而被除數不為零,則找不到任何一個數*0不為零的。那時候我問「那是不是被除數為零,除數就可以為零了?」老師沒有正面回答我,只是說不可以。
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為何如此堅決地否定分母為零的情況?數學中不乏規定零特殊運算的最終結果。如0!=1;n的0次方=1;等。那為何不規定任何數除以0=無窮?而直接規定為「無意義」?

其實數學上規定四則運算規則的時候,這一點是如何被訂立的?發展史上有人給出了相應解釋了么?


自己搬運維基百科的兩個解釋。其中第一個為自己翻譯(有錯請指出)


1.

代數中除法的定義為乘法的逆運算,如

6/3=2成立

是因為2帶入以下乘式中未知的值

?*3=6

是成立的。


而以下算式

6/0=?

則需要尋找一個未知的值使得以下等式

?*0=6成立。

但是任意一個值乘以0都是0,所以根本沒有一個數可以使這等式成立。


而算式

?*0=0

則需要一個未知值使得以下算式成立。

同樣,任意一個數乘以0都是0,所以這個情況下任意一個數字都能使算式0/0成立而不是只有唯一值。


綜上,一個唯一值無法被賦給一個分母為0的分數,所以除式的值是無法確定的。0/0為稱為indeterminate(不確定的)

2.除以零的謬誤

在代數運算中不當使用除以零可得出無效證明:2 = 1

由:

0*1=0

0*2=0

得出:

0*1=0*2

除以零得出

0/0 *1=0/0 *2

簡化,得出:

1=2

以上謬論假設,就是某數除以0是容許的並且0/0=1

參考維基百科Division by zero


果殼搬運,侵刪。。。

如果你問蘋果手機上的Siri,「零除以零等於多少」,它會顯示:

但是,英文版的Siri還會用語音說這一段話:

「假如你有0塊餅乾,要分給0個朋友,每個人能分到幾塊?你看,這個問題沒有任何意義吧?甜餅怪會難過,因為沒有餅乾吃,而你也會難過,因為你一個朋友都沒有。」

(中文版也會,但言辭就沒那麼傷人了……)

拋開這個傷人的回答不論(有朋友誰特么會跟你聊天啊喂!),除以零確實是個困擾很多人的問題。十除以二等於五,六除以三等於二,一除以零是多少?小學數學就會告訴你,答案是不能除。但是為什麼?零也是個數字,它到底哪裡特殊了?

小學篇

小學算術里,這個問題很簡單。那時我們把除法定義成「把一個東西分成幾份」,分成一二三四五六七份都很容易想像,但是你要怎麼把10個餅乾分給0個人呢?想像不出來嘛!所以不能除。

敏銳的同學可能會想到,要是0個餅乾分給0個人的話,本來無一物,好像就沒關係了。但既然無物也無人,每個人分得多少都是可能的呀,根本無法給出一個單一確定的數值。

這結論沒錯,但這都是憑直覺而得到的東西。你想像不出來,不一定意味著它沒有。遠古時代的數學是建立在直覺上的,買菜是夠用了,但要進一步發展,就必須要有定義和證明——所以,我們上了中學。

初中篇

現在我們開始接觸最最基本的代數學——也就是解方程。我們發現,除法和乘法互為逆運算,所以問

1 / 0 = ?

就等於是解方程

0 * x = 1

好了,按照定義,0乘以任何數都是0,不可能等於1,所以滿足x的數字不存在,所以不能除。

同樣,如果問

0 / 0 = ?

就等於是解方程

0 * x = 0

同理,任何數字都可以滿足x,所以也不能除——無法確定一個單一的答案。

高中篇

等到接觸了基本的形式邏輯,我們又會發現另一種證明方式:反證法。

一堆真的表述,不能推出一個假的表述,所以如果我們用「能夠正常地除以零」加上別的一堆真表述,最後推出假的來,那隻能說明「除以零」這件事情不成立了。

所以,已知

0 * 1 = 0

0 * 2 = 0

推出 0 * 1 = 0 * 2

兩邊同時除以零,得到 ( 0 / 0 ) * 1 = ( 0 / 0 ) * 2

化簡得到 1 = 2。這顯然是錯的啦。

那麼,問題解決了吧!其實還沒有。想想另一個問題:-1的平方根是多少?

你可能會說,-1不能開平方根,因為所有數的平方都是非負的。但是這說的是實數,我要是增加一個定義呢?定義i^2=-1,這就創造出了虛數,於是-1也能開平方根了。

那麼,為何不能定義一個「新」的數,讓 1 / 0 也等於它,並為這個數設立一套運演算法則呢?這就得去大學裡回答了。

大一篇

剛學微積分課程就會立刻接觸到∞這個符號。咦,這不就是「無限」嘛。我們都學了極限的概念了,那麼我令b趨向於0,然後把a/b的極限定義為無窮,不行嗎?

這就立刻遇到一個問題,它的左極限和右極限不一樣啊。b是從負的那頭靠近0,還是正的那頭?這一個是越來越負,一個是越來越正,碰不到一起去。這樣的極限是沒法定義的。

因此,微積分課程里會反覆說,雖然用到了∞這個符號,但是這只是代表一個趨勢,絕對不是一個真正的數,不可參與運算。

大二篇

那麼吸取教訓,我不用現成符號了,我直接定義 1 / 0 = w,w是個「無限大」的數,不碰什麼極限,你總沒話說了吧!

然而,定義不是說來就來的,你雖然可以隨便定義東西,但定義完了如果和現有的其他系統矛盾,那就不能用,或者很不好用。

而我們面對w立刻就遇到了問題。首先,w要怎麼放入基本的加減乘除體系里?1 + w等於多少?w - w等於多少?如果你造了一個數,卻連加減乘除都不能做,那就不是很有用對吧。

比如直覺上,1 + w 應該等於 w,它都無限了嘛! 而 w - w 則等於0,自己減自己嘛!

但這樣立刻會和加法里極其重要的「結合律」產生矛盾: 1 + ( w - w ) = 1 + 0 = 1,可是( 1 + w ) - w = w - w = 0。結合律是加法里非常基本的東西,為了一個w,連結合律都不要了,這成本有點大——不光是結合律本身,多少數學定理證明過程中不自覺都用了它,扔了它就都得重來,建立新體系。新體系不是不能建,但是費心費力又(暫時)無卵用,所以大家還是在老實用舊的——而舊的裡面,為了保住結合律,就不能這麼玩。

歡迎讀者們發揮自己的想像力,嘗試為 w 給出運算方式。但是你會發現,無論怎麼規定w和別的數字之間的關係,只要你還堅持 1 / 0 = w,你就沒法讓它和你從小學習的基本數學不矛盾。還是那句話,你可以另立門戶,在w的基礎上建立起你的新數學,但它和大部分傳統數學是不相容的,而且肯定會非常不好用,所以我們用了一個不能除以零的體系是非常合理的。

大三篇

你可能會提出反對:有那麼多的定義方式,我都試過?要是沒試過,我怎麼知道不會某一天冒出來一個能夠自洽的辦法?

「新發現推翻舊結論」這種事情,在生物里可以有,化學裡可以有,物理里可以有,唯獨數學裡沒有。因為數學建立在邏輯上,個案有例外,邏輯沒有例外。當然我們的數學還沒有完成最終公理化,還要面對哥德爾的幽靈,但至少在這個例子里,如果w是一個真正的數,那它就違反了一些非常重要的公理,而這些公理的地位可是非常之深。

比如有一組基本的公理叫「皮亞諾公理」,其中有一條說,每一個確定的自然數都有一個確定的後繼,後繼也是自然數;另一條說,自然數b=c,當且僅當b的後繼=c的後繼。

那w是誰的後繼呢——或者說,誰加上1能得到w呢?顯然所有其他的數字都已經有了自己的後繼,w在其中沒有位置,沒有任何其他的數加上1能成為w。那麼就只能是1+w=w了,可那就直接和第二句話矛盾。而沒有皮亞諾公理,整個自然數的體系都不能成立。

這裡假定w是自然數。其他情況會略微複雜一些,但無論如何,類似的事情發生在w的各種定義里。如果你想把w當成一個數,那就沒法和我們現有的實數兼容。所以我們在幾乎所有場合下都只能宣布,不能除以0。

大四以上篇

既然我們之前說了個「幾乎」,那就是有例外的——在個別奇葩場合下,可以。

比如有一個東西叫做「復無窮」,它是擴充複平面上的一個點,真的是有定義的一個點。在這個特殊的規則下你可以寫下 1 / 0 = ∞ 這樣一個表達式。這麼做的原因就說來話長了,但它不是平常意義上的運算——比如你不能把0拿回來,不能寫 1 = 0 * ∞。

另外,「無窮」二字在一些別的場合下是可以當成一個「東西」去對待的。比如當你衡量一個集合的大小的時候,它可以是無窮大的。但這就有很多種不同的無窮大了——自然數是無窮多的,有理數是無窮多的,實數也是無窮多的,可是奇數和偶數和正整數和負整數和自然數和有理數都一樣多,而實數卻比它們都多!同樣是無窮,有的無窮比別的無窮更無窮。但這就是另一個話題了,打住。

總結篇

所以,當我們說不能除以零的時候,理由……竟然出乎意料地充足。有許多直覺在數學裡被推翻了,但是這一條沒有。我們有種種數學上的方式去證明它無法成立的原因,雖然也許聽起來不如Siri的回答那麼心暖(或者心寒),但這些理性的愉悅也是一種美麗,對吧?


除數,是為了處理分配情況的。
舉例,6個蘋果,分給每人兩個,可以分給3個人,分完之後蘋果沒有剩餘。
如果6個蘋果,分給每人0個,可以分給無限個人,但是卻分不完,最後還是有6個蘋果剩餘。因此0不能作為除數或分母。


搜維基百科,無窮的定義,1/0等於無窮是成立的。。。
雖然我也不是很懂,但是這種想法也是說得過去,本來無窮也是個抽象的概念。
先問是不是再問為什麼。


原因:假設你談的是有理數,有理數去掉0關於乘法才構成一個可交換群也就是說定義為無意義是因為不滿足下面的存在性。

在求解a*x = b,關註解的唯一性和存在性。
唯一性:為了使得x唯一,那麼對於a*x=a*x"來說,要有x=x"(無零因子的性質)
存在性:如果a有唯一的乘法左逆元a", 那麼有a"*a*x=a"*b,x=a"*b,假設a任意,如果a在一個群裡面,a有唯一逆元,所以一定能求解,且唯一。

但是群的定義中,沒有明確要求可交換。
也就是說求解a*x=b,解x=a"*b,其中a"是a的逆。
但是求解x*a=b時,解x=b*a",其中a"是a的逆。
也就是說除法的定義在這裡面是沒有意義的,因為a"*b和b*a"不一定是相等的。

除法有意義,是指不區分a"*b,和b*a", 那麼要求可交換的性質。
a"*b=b*a"=b/a

a不能為0,是指在有理數中,0關於乘法運算沒有逆元。有理數去掉0才構成一個可交換群。。。有理數關於加法也構成一個可交換群。那麼有理數關於乘法,加法構成一個域。
那麼為什麼要出現一個0額。
結合加法和乘法的公式是a*(b+c)=a*b+a*c
假設a*c-a*c=a(c-c) ,這裡「-」 代表加法的逆運算,很顯然a*c-a*c=e, c-c=e,這裡面e代表加法裡面的單位元(0),既a*c-a*c=a(c-c)=a*e=e。也就是說因為結合律,使得任何元素乘以加法裡面的單位元都等於加法裡面的單位元(0)。

其實很多教材上除法是由環,去構造域的時候,導出來的。
近視代數學的爛,所以講不清楚。


「無意義」不是定義出來的,而是不定義(結果)。


狗尾續貂一把
個人理解數學就是讓自然的東西自然就好,0能不能作為除數只是一個規定問題,所以如果確實要討論的話,那就只是在討論這個規定的合理性,所以在通常意義下0不能作為除數,花哨的說就是:這會使得有理數的環結構坍塌,更具體地說因為有理數域是整數環的局部化,而用於局部化的乘法集如果含0的話,會使局部化後的環平凡化。當然這是非常花哨的說法,前面的諸位也給出了很多論證其不具合理性的理由,私以為這些理由是直觀的基礎,但並不是作為邏輯的終點,意思就是如果有人就要去鑽那個牛角尖,就會很麻煩,比如分東西一例,如果有人說他就要把6個蛋糕分給0個人。。好吧,雖然這很沒有意思。。。個人比較接受的說法是:因為局部化是形式上的代替我們心目中除法的數學抽象的過程,如果這個將0放入乘法集當中會引起結構的坍塌,說明我們無法將0可除這件事與分東西這種直觀在這一種特定的過程下統一起來。當然,你可以用其他方式來統一,像在黎曼球面上的1/0=無窮,這些都是後話,也都是在新的框架下的新的統一方式。。
筆者覺得是這樣
因為朋友慫恿,回答比較倉促,有人看的話不要嫌棄拙見。


為什麼分母不為零呢?因為世上不存在絕對突變,所有的變化都是有過程的,形容變化快慢時,我們用以除法為模型的變化率來描述。當分母(除數)為零時,變化率接近無窮。然而剛剛我們說了,世上不存在絕對的突變。所以,分母是不可能為零的。


除法是乘法的逆運算,如果一個不為零的數除以零有商,即是說明零乘以商得一個不為零的數。而事實上這是不可能的,所以是不成立的。而0/0=a/0-a/0,所以被除數是零的時候也是不成立的。


0/0=100-100/100-100=(10+10)(10-10)/10(10-10)=2,分母可以為零嗎?


也許問題沒那麼複雜,分母可以為0,我們看下面這6條規則,或者稱之為公理:

規則1、0+x=x,0加任何數等於所加之數,稱為0加規則
規則2、0×x=0,0乘任何數等於0,稱為0乘規則
規則3、∞+x=∞,∞加任何數等於∞,稱為∞加規則
規則4、∞×x=∞,∞乘任何數等於∞,稱為∞乘規則
規則5、0×∞=x,0乘∞等於任何數,0極小,∞極大,兩極相乘,故稱為極乘規則
規則6、加法與減法互為逆運算,乘法與除法互為逆運算,稱為變形規則。

在這6條規則之內,對∞做加減乘除就很容易,
比如,0/0=x,即0除0可以等於任何數,表明0/0的結果發散,由規則2變形就可以得到;
再比如,1/0=∞,2/0=∞,由規則5變形可以得到,
那麼,1/0=2/0,由於0/0=x,我們應該把0/0看成一個整體,看成一個未知數,
這時的1/0=2/0,則是一個關於0/0方程的等式,通過變形可以得到0/0=2,或者0/0=1/2。
即對於0/0=x,在1/0=2/0這個運算場景中,x的取值由發散收斂為{2,1/2}。


我認為 除數可以是0的。

首先 0 != -∞

首先文字表述我的立場 餅乾分出N個無窮小部分,和一部分也不分出去時兩種情況 。如此一塊也就分配出兩個不平均數了 (餅乾本身{後面我用self 表示本身部分},已經 N個未分配單元(nil表示未分配單元)) 我個人認為 8/0 前部分是成立的。

但是後部分 = {self,nil*N}一個集合而不是單獨一個自然數。

再來看 1*10 和 1*(1+9) 如果非常簡單使用 6*10 = 6*(1+9)。 忽視一點 (1+9) 和 *6 忽視一點 (1+9)和 *6不是同一個時空下進行 只是兩個數值相等。並不是過程相等。

以下省略無數文字


1/1=1
1/0.1=10
1/0.01=100
=/0.001=1000……
……
……1/0=無限?


如果可以就會有以下奇葩證明:
證明,對任意x,x=2x
x=x
x^2=x^2
x^2-x^2=x^2-x^2
x(x-x)=(x+x)(x-x)
x=x+x
x=2x

我是在@herolandis 的答案下看到的,雖然他回答的並不是這個問題
鏈接: http://www.zhihu.com/question/33528425/answer/56813421


之前在網上也找過相關回答,按照自己的理解跟擼主分享

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首先樓主已經明白「除法」是「乘法」的逆運算,假設存在實數a和b,存在唯一實數c,即a=b×c,那麼c就為a÷b的商,即a÷b=c,其中a成為被除數,b為除數。
OK,現在假設b=0:
1.當a≠0時,即不存在任意0×c的實數c,所以a÷0不存在。
2.當a=0時,對應任意實數c均能滿足0×c,所以0÷0的商不唯一。
我想客官已明白,要麼這個數不存在,要麼不能確定解,那還有意義嗎?


0可以做除數。5÷0=0餘5。⑤個紅包分給0個人,也就是不分給任何人。每個人①個紅包都沒有。還剩5個紅包。5/0表示平均分成0份。本人是pupil


分母為0的式子沒有意義,是因為現在人們還沒有發現其可以應用的領域。

在過去,根號內為負數是沒有意義的,可是當複數的意義被人們發現之後,根號內為負數就有意義了。

所以只要人們認識到了它的意義,在未來某一天分母為0的式子被定義是有可能的。


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