什么是无穷大?

无穷大 ……  
   
  …… 它不是大 ……
   
  …… 它不是很大 ……
   
  …… 它不是极大 ……
   
  …… 它不是硕大无比 ……
   
  …… 它是 ……

无穷无尽的!

无穷大没有尽头

无穷大是个"无尽"的概念。

在真实世界里没有东西是无尽的。我们可以想象一路前进,但永远不能到达终点。但这其实不是无穷大。

所以不要这样想象无穷大。想:"无穷" 或 "无尽".

没有尽头、边缘、终点――那就是无穷大。

 

无穷大不会增长

无穷大不是 "越来越大",它已经是完全的。

有些人(包括我在内)说无穷大"无限延续",就好像它在增长一样,但其实无穷大不在做什么,它就

无穷大不是一个数

无穷大不是一个数,它是个概念――无穷无尽。

我们不能测量无穷大。

在宇宙边缘的星系的距离也不是无穷大的。

 

无穷大很简单

真的!无穷大其实比尽的东西要简单,因为有尽就代表我们要处理终点或边缘。

例子:在几何学里一条"直线"的长度是无穷大的……直线向两个方向无限伸延。

有一个尽头(端点)的直线叫半直线(或射线),有两个尽头的直线叫线段。这两种线条都需要额外信息来定义端点的位置。

直线、线段和射线

 

更多例子:

{1, 2, 3, ……}

自然数序列没有终点,所以它是无穷的。

   
三分之一

1/3有穷数(不是无穷大的)。但用小数来表示,3 的数位无穷重复(叫"0.3循环"):

0.3333333……

3 数位没有尽头,它们无限循环

   
0.999……

所以,像 "0.999……" 这样的数(小数点后有无限多的 9),9 的数位是无穷的。

你不能说:"如果最后一个小数位是 8 呢?",因为它是无尽的。(这里是为什么 0.999……等于 1)。

   
AAAA……

无穷的 "A",后面有个 "B" 永远不会有个 "B"出现。

   
直线 直线上有无穷多的点。短短的线段上也有无穷多的点。

 

大数

有些数非常大。

古戈尔是 1 后面加一百个零(10100,就是一万亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿):

10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

古戈尔已经比已知宇宙里基本粒子的数量要大,但还有更大的数,叫古戈尔普勒克斯。它是 1 后面加一古戈尔个零。我不能写下这个数,因为宇宙里没有足够的物质来写那么多的零:

10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, ……(古戈尔个零)

还有更大的数,它们需要用"幂塔"来写下来。

例如,一古戈尔普勒克斯可以用幂塔写为:
这就是十的(十的一百次方)次方,

但我们还可以想象更大的数,像(叫古戈尔普勒克斯安)。

当然,再大的数也是可以的!

有穷

这些数都是 "有穷"的,我们始终会"到达它们的尽头"。

但是,这些数离开无穷大还有很远(无穷的远!),因为它们都是有穷的,而无穷大是……穷的!

使用无穷大

有时我们可以把无穷大当作普通的数使用,但无穷大和普通的数不是一样的。

当你遇到无穷大符号""时,想:"无穷无尽":

例如: + 1 =

无穷大加一还是无穷大。

如果是无穷无尽的,加什么上去也还是无穷无尽的。

最重要的是:

- < x <

其中 x 是个实数

用数学语言来说:
"负无穷大小于任何实数,
(正)无穷大大于任何实数"

以下是更多属性:

无穷大的特别属性
+ =
- + - = -
 
× =
- × - =
- × = -
 
x + =
x + (-) = -
x - = -
x - (-) =
 
如果 x>0 :
x × =
x × (-) = -∞
如果 x<0 :
x × = -∞
x × (-) =

未定义运算

以下的运算都是"未定义的":

"未定义"运算
0 ×
0 × -
+ -
-
/
0
1

例子: / 是不是等于 1?

不是,因为我们不知道无穷大有多大,所以我们不能说两个无穷大是一样的。例如, + = ,所以

= ∞ + ∞ 意思
是:
11 = 21

荒谬!

同样,我也可以做到 1=3 等等…… 所以我们说 / 是未定义的。

无穷集

如果你继续学习这个课题,你会学到无穷集和不同大小的无穷大的概念。

这个课题有独特的词汇,例如阿列夫零(有几个自然数)、阿列夫一等等。数学家用这些数来量度的大小。

例如,有无穷多的非负整数 {0,1,2,3,4,……},

但有更多实数(例如 12.308 或 1.1111115),因为在小数点还有无穷多的可能。

 

这是个比上面讲的简单无穷大要高级的概念。

结论

无穷大是个简单的概念:"无穷无尽"。我们所知的东西大部分都是有尽的,但无穷大则是无尽的。