数学上的点到底有没有大小(数学上的点到底有没有大小写的)

按照百度百科的解释:

在亚里斯多德的著作【论天体】第三册中,已经提到数学中的点是没有大小的,他依此来驳斥柏拉图将数学的几何形视为物理实体的构成要素,并强调这与当时的数学定义相违背:数学的平面没有厚度,所以不能构造物理实体。他论述说,如果数学平面有厚度,那么数学的线就要有宽度才能够构成平面,而数学的点必须有大小才能构成线,但是在数学中已经明确定义数学的点是没有大小的,因此柏拉图的理论与数学相抵触。从这里,亚里斯多德陈述说,一个几何物件只能分割成相同型态的几何物件(而不会变成其它的东西):平面只能分割成平面,而不能分割成线;线只能分割成线,不能分割成点;这样的分割可以无限的进行,而不是像原子论者所说的,最后分割到原子(或是基本构成要素)就停止了。

因此,早在欧几里得的【几何原本】之前,数学中的点只用来标示位置的用法已经是共识。亚里斯多德提到点的时候,用的字是 στιγμὰς,是可见的点(spot),而欧几里得则(小心翼翼的)采用另一个字 σημεῖόν,原意是“标示”(sign):

σημεῖόν ἐστιν, οὗ μέρος οὐθέν.

这句话的意思是:点是没有部分(μέρος)的东西。点没有部分,所以也就没有大小。这个论点来源自亚里斯多德的“部分-整体”理论(part–whole theory)。

按照上面的陈述,数学上的点只是表示一个位置,而不是一个实体,而位置是没有大小的。

同时,点是无法被定义的。试图去定义点就会陷入重复定义、逆逻辑定义的深渊。点作为原始概念的同时也具有原始概念的性质。

因此,数学上的点只是一个概念,而概念是无所谓大小的,它并不是现实世界中的真实存在,我们不可以把数学上的点和物理世界中的基本粒子相对应。

注意到上面一句话:线只能分割成线,不能分割成点。因此,我们通常认为的直线由点构成这个观念是错误的。正确的理解应该是:直线是由一段段的线段组成。

那么,一个没有大小的点能否由数字精确表示呢?

数学上的点到底有没有大小(数学上的点到底有没有大小写的)

如上图所示,假设【0,1】这段区间被分成10段,那我们就必须用10个数字来表示这10段的起始位置:0.0,0.1,0.2,。。。。。。0.9,每个数字2位,同时隐含了每一段所占长度是0.1的意思;分成100段,则是100个数字,0.01,0.02,。。。。。。0.99,每个数字3位,每一段所占长度是0.01;类推至无限,导致每一段的起始位置所需要的数字的位数都是无穷多位;最后的结果将如下图:

数学上的点到底有没有大小(数学上的点到底有没有大小写的)

即每个点的后面都拖着一个无穷小的尾巴。

数学上每两个点之间都包含无穷多个其它的有理数和无理数点,因此,要精确表示一个点的位置,到达上图的情形就是一个必然的结果。

即使是每个点仅仅加上它后面那个无穷小的尾巴,也还是一个线段,还不是一个点。只有把这个尾巴去掉以后,才是一个真正意义上的点,而这个尾巴又不可能被去掉,只要我们承认不同的数字之间存在差距。换句话说,即使是无穷多位数的数字,也无法表示一个点的精确位置,只能是近似。

唯一可以表示精确位置的点,就是我们定义的坐标原点(0,0,0):

数学上的点到底有没有大小(数学上的点到底有没有大小写的)

其它的点,都包括一个从原点出发进行定位的过程。比如(1,1,1),小数点后面必须跟上无穷多个0,即使如此,也无法真正定位到(1,1,1)这个位置,原因就在于位置没有大小,没有大小的东西我们本身就无法确定它在什么地方,只能近似解决。也就是说,在建立坐标系以后,我们脑袋里面可以认为存在一个(1,1,1)这个位置的点,但我们却永远无法通过数字来精确定位这个位置到底在什么地方,只能近似。

简单总结:

1:数学上的点只是一个概念,它表示的是一个位置,因此没有大小。

2:直线不是由点构成,而是线段。

2:除坐标原点之外,其它任何一个点的位置都无法用一个数字精确表示,包括无穷位的数字。

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