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关于不同实数间有限小数存在性及任意自然数基下适用性的技术问询

关于不同实数间有限小数存在性及任意自然数基下适用性的技术问询

嘿,这个问题问得挺关键的,咱们分两部分来拆解解答:

一、十进制下的情况:肯定存在

假设你有两个不同的实数 (a < b),它们的差 (d = b - a) 必然是正数。我们只需要找一个足够大的正整数 (n),让 (10^n > \frac{1}{d}) —— 换句话说,就是让 (\frac{1}{10^n} < d)。

接下来看所有形如 (\frac{k}{10^n}) 的数((k) 是整数),这些就是n位十进制有限小数。由于这些数在数轴上的间隔是 (\frac{1}{10^n}),而这个间隔比 (a) 和 (b) 之间的距离 (d) 还小,所以必然存在某个整数 (k),使得 (a < \frac{k}{10^n} < b)。

举个直观例子:比如 (a = 0.123),(b = 0.124),差 (d = 0.001),那取 (n=4),(\frac{1}{10^4}=0.0001 < 0.001),像 (0.1231) 这样的数就落在两者之间,而且是标准的有限小数。

二、任意自然数基下的适用性:分情况讨论

首先明确:自然数基通常指 (b \geq 2)(基1是一元系统,几乎不用于数值表示,实用意义极小)。对于 (b \geq 2) 的情况,结论和十进制完全一致:

咱们把两个实数换成 (x < y) 避免和基的符号混淆,差 (d = y - x > 0)。找足够大的 (n) 使得 (b^n > \frac{1}{d}),也就是 (\frac{1}{b^n} < d)。

所有形如 (\frac{k}{b^n}) 的数((k) 是整数)就是基 (b) 下的有限小数(展开后最多n位),它们在数轴上的间隔是 (\frac{1}{b^n}),小于 (x) 和 (y) 之间的距离,所以必然有一个这样的数落在 ((x, y)) 之间。

如果非要较真基1的话,基1的“有限表示”只能是正整数(比如数字3就是三个连续的1),那像 (0.2) 和 (0.3) 之间就没有这样的数,所以基1不满足,但基1一般不被视为有效的计数/数值表示基。

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Brothersquid

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