Mathologer 的一期视频有感,在此做研究。

1=231=23231=2323232=232=23232=232323}1=2\left. \begin{aligned} 1=\dfrac{2}{3-1}=\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-1}}=\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-\dots}}}\\ 2=\dfrac{2}{3-2}=\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-2}}=\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-\dfrac{2}{3-\dots}}}\\ \end{aligned} \right\}\Rightarrow\boxed{1=2}

1=21=2?这怎么可能?然而视频也没有解释,而是卖了个关子。

在评论区很多都是说类似于「有理数不能表示成无限连分数的形式」的解释,但是只要 aabb 是实数,用同样的伎俩:

a=aba+ba=aba+baba+ba=aba+baba+baba+bb=aba+bb=aba+baba+bb=aba+baba+baba+b}a=b\left. \begin{aligned} a=\dfrac{ab}{a+b-a}=\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-a}}=\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dots}}}\\ b=\dfrac{ab}{a+b-b}=\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-b}}=\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dots}}} \end{aligned} \right\}\Rightarrow\boxed{a=b}

那么我们要怎么推翻它呢,当然是找出它的解了。

考虑到式子中包含本身,我们不妨设 g=aba+baba+baba+bg=\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dfrac{ab}{a+b-\dots}}},因此:

g=aba+bgg(a+bg)=ab(1)g2+(a+b)g+(ab)=0g=(a+b)±(a+b)24×(1)×(ab)2×(1)g1=a , g2=b\begin{aligned} g&=\dfrac{ab}{a+b-g}\\ g(a+b-g)&=ab\\ (-1)g^2+(a+b)g+(-ab)&=0\\ g&=\dfrac{-(a+b)\pm\sqrt{(a+b)^2-4\times(-1)\times(-ab)}}{2\times(-1)}\\ g_1=a\ &,\ g_2=b\\ \end{aligned}

因此真相就水落石出了。

原式子是一个二次方程,因此有它两个解,我们将这两个解误认为是一个解,于是就认为他们相等。就像下面的「证明」:

(+2)2=4 , (2)2=4(+2)=(2)\begin{aligned} &\because(+2)^2=4\ ,\ (-2)^2=4\\ &\therefore(+2)=(-2) \end{aligned}