home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / math / 17311 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-22  |  5.3 KB

  1. Xref: sparky sci.math:17311 sci.physics:21593
  2. Newsgroups: sci.math,sci.physics
  3. Path: sparky!uunet!haven.umd.edu!darwin.sura.net!zaphod.mps.ohio-state.edu!uwm.edu!ux1.cso.uiuc.edu!usenet.ucs.indiana.edu!bronze.ucs.indiana.edu!maejohns
  4. From: maejohns@bronze.ucs.indiana.edu (Mark E. Johnson)
  5. Subject: Re: Help me deal w/ infinity
  6. Message-ID: <BzoFnp.AoH@usenet.ucs.indiana.edu>
  7. Sender: news@usenet.ucs.indiana.edu (USENET News System)
  8. Nntp-Posting-Host: bronze.ucs.indiana.edu
  9. Organization: Indiana University
  10. References: <BzL73K.9xr@usenet.ucs.indiana.edu>
  11. Date: Tue, 22 Dec 1992 20:02:13 GMT
  12. Lines: 131
  13.  
  14. In <BzL73K.9xr@usenet.ucs.indiana.edu> mkohlhaa@silver.ucs.indiana.edu (mike) writes:
  15.  
  16. >Some friends and I have recently been having some discussions/arguments 
  17. >about infinity and its meaning in math.
  18.  
  19. [stuff deleted]
  20.  
  21. >I appeal to any math gurus out there to comment on the validity of .9(r)
  22. >equals one, and anything else which may increase my understand of the
  23. >concept of infinity and how putting an "infinite" amount of 9's after
  24. >a decimal point can become 1.
  25.  
  26. >Thanks
  27. >-- 
  28. >                    -- Mike
  29.  
  30. Okay, here is an attempt to enlighten you about numbers
  31. with infinitely repeating digits to the right of the decimal
  32. point.
  33.  
  34. It kind of depends on the notions of equivalence classes and
  35. convergent sequences.  If these are new ideas (and you have
  36. time to spare), look it up in any text on elementary analysis...
  37.  
  38.  
  39. Firstly, to answer your question:    .9(r) = 1.
  40.  
  41.  
  42. A Question for motivation:  How do the digital
  43. representation of a number and its actual meaning relate?
  44.  
  45. As you should know, all numbers that we play with can be
  46. represented in terms of their decimal expansion (base 10),
  47. and that is what we will focus on here.  A number is
  48. "originally" written as the infinite sequence of rational
  49. numbers, which converge to that number.   So
  50. 1 = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, ...}
  51. 1/2 = {.5, .5, ...} ; .75 = {.7, .75, ....} ;
  52. pi = {3, 3.1, 3.14, 3.141, 3.1415, 3.14159, ...}
  53.  
  54. However, we point out that by representing a number
  55. (which now is simply an element in an equivalence class
  56. of sequences of rational numbers), we must be able to
  57. accept the fact that some numbers have nonunique
  58. representations (in fact, infinitely many (countably
  59. infinite) rational numbers have more than one digital
  60. representation).  All numbers which can be written
  61. with a finite digital expansion can also be written
  62. as one with an infinitely repeating expansion (in spirit
  63. of 1 and .9(r).  eg.  1/2 = .5 = .49999...).
  64.  
  65. A digital number's true meaning is dependent on the
  66. equivalence class in which it resides.  We can determine
  67. if two numbers lie in the same class if the sequence of numbers
  68. maejohns@cobray:~  :cat inf
  69. Okay, here is an attempt to enlighten you about numbers
  70. with infinitely repeating digits to the right of the decimal
  71. point.
  72.  
  73. It kind of depends on the notions of equivalence classes and
  74. convergent sequences.  If these are new ideas (and you have
  75. time to spare), look it up in any text on elementary analysis...
  76.  
  77.  
  78. Firstly, to answer your question:    .9(r) = 1.
  79.  
  80.  
  81. A Question for motivation:  How do the digital
  82. representation of a number and its actual meaning relate?
  83.  
  84. As you should know, all numbers that we play with can be
  85. represented in terms of their decimal expansion (base 10),
  86. and that is what we will focus on here.  A number is
  87. "originally" written as the infinite sequence of rational
  88. numbers, which converge to that number.   So
  89. 1 = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, ...}
  90. 1/2 = {.5, .5, ...} ; .75 = {.7, .75, ....} ;
  91. pi = {3, 3.1, 3.14, 3.141, 3.1415, 3.14159, ...}
  92.  
  93. However, we point out that by representing a number
  94. (which now is simply an element in an equivalence class
  95. of sequences of rational numbers), we must be able to
  96. accept the fact that some numbers have nonunique
  97. representations (in fact, infinitely many (countably
  98. infinite) rational numbers have more than one digital
  99. representation).  All numbers which can be written
  100. with a finite digital expansion can also be written
  101. as one with an infinitely repeating expansion (in spirit
  102. of 1 and .9(r).  eg.  1/2 = .5 = .49999...).
  103.  
  104. A digital number's true meaning is dependent on the
  105. equivalence class in which it resides.  We can determine
  106. if two numbers lie in the same class if the sequence of numbers
  107. defined by the difference of each element of the numbers' sequence
  108. representation goes to zero...
  109.  
  110. eg:   are pi and 22/7 the same number?
  111.  
  112. a = pi = 3.1415926...   = {3, 3.1, 3.14, 3.141, 3.1415, 3.14159, ...}
  113. b = 22/7 = 3.1428571... = {3, 3.1, 3.14, 3.142, 3.1428, 3.14285, ...}
  114.  
  115. {b-a} = {0, 0, 0, .001, .0013, .00126, ...}
  116.  
  117. we can continue this indefinitely and we will see that the jth element
  118. of this sequence does NOT go to zero as j->infinity.  Hence
  119. these numbers don't lie in the same equivalence class and
  120. therefore are not equal.
  121.  
  122.  
  123. .9(r) = 1  ?
  124.  
  125. .9(r) = {a} = {.9, .99, .999, .999, .9999, .99999, .999999, ...}
  126. 1     = {b} = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, .....}
  127.  
  128. So, {b-a} = {.1, .01, .001, .0001, .00001, .000001, .0000001, ...}
  129.  
  130. We see that the lim (j->infinity) of {b-a}_j = 0.  Hence, {b} and
  131. {a} lie in the same equivalence class which implies that
  132. .9(r) = 1.  QED
  133.  
  134.  
  135.  
  136. Hope this helps to some extent.  A more thorough discussion
  137. can be found in many texts on real analysis (and many other
  138. topics)...
  139.  
  140.  
  141. Mark E. Johnson
  142. Graduate Student,
  143. Institute for Scientific Computing
  144.    and Applied Mathematics
  145.