Osztás nullával
A matematikában egy szám nem osztható nullával. Figyeljük meg:
1. A ∗ B = C {\displaystyle A*B=C}
Ha B = 0, akkor C = 0. Ez igaz. De:
2. A = C / B {\displaystyle A=C/B}
(ahol B=0, tehát csak osztottunk nullával)
Ami ugyanaz, mint:
3. A = 0 / 0 {\displaystyle A=0/0}
A probléma az, hogy A {\displaystyle A} bármilyen szám lehet. Ez működne, ha A {\displaystyle A} 1 lenne, vagy ha 1,000,000,000,000. A 0/0-t emiatt "határozatlan alakúnak" mondjuk, mert nincs egyetlen értéke sem. Az A/0 alakú számokat viszont, ahol A {\displaystyle A} nem 0, "meghatározatlannak" vagy "meghatározatlan" számnak nevezzük. Ennek az az oka, hogy bármilyen kísérlet a meghatározásukra a végtelen értéket eredményezi, ami maga is meghatározatlan. Általában, ha két szám egyenlő, akkor azok egymással egyenlők. Ez nem igaz, ha az a dolog, amivel mindkettő egyenlő, 0/0. Ez azt jelenti, hogy a matematika szokásos szabályai nem működnek, amikor a számot nullával osztjuk.
Hibás bizonyítások nullával való osztás alapján
A nullával való osztás egy speciális esetét algebrai érvvel lehet álcázni. Ez olyan érvénytelen bizonyításokhoz vezethet, mint például az 1=2, mint az alábbiakban:
A következő feltételezésekkel:
0 × 1 = 0 0 × 2 = 0. {\displaystyle {\begin{aligned}0\times 1&=0\\\\0\times 2&=0.\end{aligned}}}}
A következőknek igaznak kell lenniük:
0 × 1 = 0 × 2. {\displaystyle 0\times 1=0\times 2.\,}
Ha nullával osztjuk, akkor megkapjuk:
0 0 × 1 = 0 0 × 2. {\displaystyle \textstyle {\frac {0}{0}}}\times 1={\frac {0}{0}{0}}\times 2.}
Egyszerűsítés:
1 = 2. {\displaystyle 1=2.\,}
A tévedés az a feltételezés, hogy a 0-val való osztás egy törvényes művelet, ahol 0/0 = 1.
A legtöbb ember valószínűleg felismerné, hogy a fenti "bizonyíték" helytelen, de ugyanezt az érvet úgy is be lehet mutatni, hogy nehezebb legyen észrevenni a hibát. Ha például az 1-et x-ként írjuk, akkor a 0-t el lehet rejteni az x-x mögé, a 2-t pedig az x+x mögé. A fent említett bizonyítás ekkor a következőképpen jeleníthető meg:
( x - x ) x = 0 ( x - x ) ( x + x ) = 0 {\displaystyle {\begin{aligned}(x-x)x=0\\\(x-x)(x+x)=0\end{aligned}}}}
ezért:
( x - x ) x = ( x - x ) ( x + x ) . {\displaystyle (x-x)x=(x-x)(x+x).\,}
Ha elosztjuk x - x-szel, megkapjuk:
x = x + x {\displaystyle x=x+x\,}
és osztva x-szel megkapjuk:
1 = 2. {\displaystyle 1=2.\,}
A fenti "bizonyítás" helytelen, mert akkor oszt nulla, amikor x-x-szel oszt, mert minden szám mínusz önmaga nulla.
Calculus
A számtanban a fenti "határozatlan formák" is a határértékek kiértékelése során történő közvetlen helyettesítés eredményeként jönnek létre.
Osztás nullával a számítógépekben
Ha egy számítógépes program megpróbál egy egész számot nullával osztani, az operációs rendszer általában észleli ezt, és leállítja a programot. Általában kiír egy "hibaüzenetet", vagy tanácsot ad a programozónak a program javítására[]. A nullával való osztás gyakori hiba a számítógépes programozásban. A lebegőpontos számok (tizedesjegyek) nullával való osztása általában vagy a végtelent, vagy egy speciális NaN (not a number) értéket eredményez, attól függően, hogy mit osztunk nullával.
Osztás nullával a geometriában
A geometriában 1 0 = ∞ . {\displaystyle \textstyle {\frac {1}{0}}=\infty . } Ez a végtelen (projektív végtelen) nem pozitív vagy negatív szám, ugyanúgy, ahogy a nulla sem pozitív vagy negatív szám.
Kérdések és válaszok
K: Mi az eredménye egy szám nullával való osztásának?
V: Egy szám nullával való osztása "meghatározatlan" vagy "határozatlan alakot" eredményez, ami azt jelenti, hogy nincs egyetlen értéke sem.
K: Mit jelent a 0/0?
V: A 0/0-ról azt mondjuk, hogy "határozatlan alakú", mert nincs egyetlen értéke sem.
K: Mi történik, ha két szám egyenlő ugyanannak a dolognak, de ez a dolog 0/0?
V: A matematika szokásos szabályai nem működnek, ha a számot nullával osztjuk, így a két szám nem lenne egyenlő egymással.
K: Igaz-e, hogy bármilyen kísérlet egy A/0 alakú szám meghatározására a végtelen értékét fogja eredményezni?
V: Igen, minden kísérlet az A/0 alakú szám meghatározására (ahol A nem 0) a végtelen értékét fogja eredményezni, ami önmagában nem definiált.
K: Hogyan határozhatjuk meg, hogy két szám egyenlő-e egymással?
V: Azt, hogy két szám egyenlő-e egymással, úgy tudjuk megállapítani, hogy megnézzük, hogy mindkettő ugyanazzal a dologgal egyenlő. Általában ez működik, azonban ez nem alkalmazható, ha mindkét szám egyenlő 0/0-val.
K: Van kivétel arra az esetre, amikor nem oszthatunk el egy számot nullával? V: Igen, a matematikában nem lehet egy számot nullával osztani.