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零次幂等于多少(为什么零次幂必须等于1?)

时间:2024-09-05 08:45:10

为什么一个数的零次幂必须等于1?

“等一下,次幂是什么意思?”

“我也不知道什么意思,数学书已经被烧掉了。既然数学书已经烧掉了,那么我们就自己发明吧。”

......

当第一次出现1+1+1的时候,数学家没有想到“乘”这个概念,第二次出现也没有想到,毕竟用加法表示也没那么复杂,直到无数次遇到


n个重复的数相加的情形之后,终于忍无可忍发明了“乘”这个概念,上面这个复杂的表示方法就转变为了mxn。

历史总是惊人的相似。数学家第一次遇到2x2无动于衷,第二次遇到3x3x3x3依然无动于衷,直到无数次遇到

这么个“烦人精”,数学家实在是忍无可忍,决定发明一个新的概念处理这个麻烦,即n个重复的数n相乘定义为m的n次幂,用更简洁的符号表示如下:

到了这里,次幂的概念已经引入进来了,而且也很好理解,顺着这个定义,任意一个数的零次幂,m的零次幂,即零个m相乘,直观地看上去应该是0,就像任意数乘以零,理解为零个数相加等于零一样,而不应该是1。我们的数学书已经烧掉了,我们也是第一次遇到这个问题,也不知道应该等于零还是等于一,姑且我们按照定义得出的零这个结果继续往前走,看看有没有问题,看看是否能够顺利拓展。

由这个定义:

我们很容易推导出一个等式,这里讲推导有点不严谨,数学是一门严谨的学科,不过没有关系,我们已经烧掉了数学书,在重新发明数学,根据我们上面的定义,这个等式成立是显而易见的:

顺着这个思路,我们看一个案例:

2的2次幂,结果应该是4,但是,如果按照上面的推理任意数的零次幂等于零这个推论,那么最终的结果等于0,这明显不符合我们的结果。把这个数推广为更一般的数:

按照任意数的零次幂等于零这个推论,那么最终的结果等于0,这个显然会成为一个矛盾,不可调和的矛盾,只有等于1,上面的两个等式才能成立。所以,我们必须定义任意数的零次幂等于一。

你瞧,这次不是数学家在发明这概念,这个概念是我们自己推导出来的,这是历史的选择。

学校的教育少了这个过程,总是把知识一股脑儿灌输给学生,我期待能够站在巨人的肩膀上抽丝剥茧把数学中的概念创造出来的必然性展现给各位看官,让学生能够爱上数学,不再害怕数学。

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