Achilles and the Tortoise (Part I)

The Fallacy of Infinity and the Logic of the Remainder

【1÷9×9=0.999……(無限個)】となるのは何故か

私が30歳のとき(1999年)、私のホームページの掲示板で、ある大学生がこんな書き込みをしました。 数学の授業で『1=0.999……』だと習って、これが不思議でしょうがないという内容でした。 これは1を9で割ったものに9をかけると1になるはずなのに、計算機では1にならずに0.999・・・(無限個)になるのは何故かということですね。 私はたまに天才なので、当時なぜそういう誤謬が生じるのか考えて、教えてあげました。 端的に言うと、数学には個数と量数が混同されやすい問題があるのではないかということです。 1=0.999……のよくある説明として 『1÷9×9を電卓で計算すると0.999……(有限個止まり)である。 もしも無限個の桁がある電卓が存在するならば 1÷9×9=0.999……(無限個)を得るだろう。 左辺は明らかに1なので、1=0.999……である。』 というものもあります。 それに対する私の答えはこうです。 【1÷9×9=0.999……(無限個)を得るだろう。】 10a=9.999・・・∞ 1a=0.999・・・∞ 10a-1a=9a=9.000 それだと1a=1になるので、1a=0.999・・・∞というのと矛盾するということです。 何故こういう矛盾が起きるかというと。 それは、小数点以下に限りは無いからです。 10aというのはaの十倍ですよね。 普通限定された数では、0.999の十倍は9.99ですよね。 しかし0.999・・・∞という9が無限に続くという設定が与えられたため、9.999は9.999・・・∞ということになります。 つまり限定された数では、10倍される度に、小数点以下の数が一つ減るのに、無限という設定が与えられたため、いくら10倍しても小数点以下の数が変わらないんです。 ズルいですよね。 いくら10倍しても、小数点以下の数が変わらないんですから。 もし10a-1a=9.99-0.999なら、9a=8.991で、9a(つまり9×0.999)=8.991で、おかしなこと(矛盾)は少しもありませんね。 無限という設定上、小数点以下の数は増え続ける(変化し続ける)ので、 【0.9999・・・無限個】をいくら10倍しても、 【0.9999】×10=【9.999】 【9.999】×10=【99.99】 【99.99】×10=【999.9】 ↑のようにはならず、 ↓のようにイコールの右の数の、小数点以下の数は(増え続けることにより)変わらないということです。 【0.9999・・・無限個】×10=【9.9999・・・無限個】 【9.9999・・・無限個】×10=【99.9999・・・無限個】 【99.9999・・・無限個】×10=【999.9999・・・無限個】 その後日、【10÷3=3.333・・・】なのに【3.333・・・×3=9.999・・・】となるのは何故かも考えてみました。 【10を3で割ると、答えは3で余りが1です。 答えの3に3をかけると9になり、余りの1を足すと10になります。】 【10を3で割ると、答えは3で余りが1です。 さらに余りの1も3で割ると、答えは0.3で、余りは0.1です。 答えの3.3に3をかけると9.9になり、余りの0.1を足すと10になります。】 【10を3で割ると、答えは3で余りが1です。 さらに余りの1も3で割ると、答えは0.3で、余りは0.1です。 さらにさらに余りの0.1も3で割ると、答えは0.03で、余りは0.01です。 答えの3.33に3をかけると9.99になり、余りの0.01を足すと10になります。】 つまり10を3で割ると3.333・・・∞というのは、言い換えれば、3.333と余りが0.001ということです。 それを3倍すれば、9.999+0.001となり、矛盾はありませんよね。 これは3.333・・・の『・・・』の部分が、余りを割った部分だと言うことを忘れていることから来る錯覚にすぎないということです。

The Logic of the "Remainder"

In 1999, when I was 30 years old, a college student posted on my website's message board. He was deeply puzzled by what he had learned in math class: the notion that 1 = 0.999... This paradox stems from the fact that while multiplying (1 ÷ 9) by 9 should logically result in 1, a calculator gives 0.999... Being "occasionally a genius," I pondered why this fallacy occurs. To put it simply: mathematics tends to confuse "Count" (the number of steps/items) with "Magnitude" (the actual quantity). The Conventional Explanation: "If you calculate 1 ÷ 9 × 9 on a calculator, you get 0.999... (limited digits). If a calculator with infinite digits existed, you would get 0.999... (infinity). Since the left side is clearly 1, then 1 = 0.999..." My Rebuttal: Consider the standard algebraic proof: Let a = 0.999... Then 10a = 9.999... 10a - a = 9a, which means 9a = 9, so a = 1. However, this contradicts the starting premise that a = 0.999... Why does this contradiction occur? It is because the setting of "infinity" allows for a certain kind of "cheating." In a finite set, 0.999 × 10 = 9.99. Every time you multiply by 10, the number of decimal places decreases by one. But with the "Infinity" setting, no matter how many times you multiply by 10, the number of digits after the decimal point never changes. It’s arbitrary, isn’t it? If we calculate 10a - a as 9.99 - 0.999, we get 9a = 8.991. Thus, 9 × 0.999 = 8.991, and there is no contradiction at all. In the "Infinity" setting, the number of decimal places is constantly increasing (changing). Therefore, multiplying 0.999... (infinity) by 10 does not shift the digits in the traditional sense; it relies on the "cheat" that the supply of 9s is inexhaustible, masking the structural change of the number. II. The Logic of the "Remainder" I also considered why 10 ÷ 3 = 3.333..., yet 3.333... × 3 = 9.999... When you divide 10 by 3, the answer is 3 with a remainder of 1. 3 × 3 = 9; adding the remainder 1 gives 10. If you divide that remainder 1 by 3, you get 0.3 with a remainder of 0.1. 3.3 × 3 = 9.9; adding the remainder 0.1 gives 10. Continuing this, 3.33 × 3 = 9.99; adding the remainder 0.01 gives 10. In other words, saying "10 ÷ 3 = 3.333... (infinity)" is merely another way of saying "3.333... plus a remainder of 0.000...1". If you multiply this by 3, you get 9.999... + 0.000...1, which equals 10. There is no contradiction. The "paradox" is nothing more than an illusion caused by forgetting that the "..." represents the ongoing process of dividing the remainder.