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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:長さと極限に関するパラドックス)

不思議なパラドックス:長さと極限

funoeの回答

  • funoe
  • ベストアンサー率46% (222/475)
回答No.2

えっと、かいつまんで。 >こんな簡単に起こるパラドックスが、数学では問題視されてないとしたら、 問題視はしていませんね。問題提起そのものは古典です。    >では、n が無限大の極限を考えたらどうなるでしょうか。 >これらの正三角形の高さは明らかにゼロに成るので、これらを繋いだジグザク全体は、 >x 軸上の線分 [0,1] に収束しますが、全体の長さは2に他なりません。 正三角形の高さがゼロになるのではなくて、正三角形の高さの極限値がゼロになるんですね。 個々の正三角形の高さは決してゼロにはなりません。 これらを繋いだジグザク全体の曲線がx 軸上の線分 [0,1] に収束すること自体は正しいです。 しかし、収束することと、「線分に一致」することはまったく異なります。 (この辺のニュアンスの差が重要なんですね) >これは、n が無限大の極限で、全体の長さ2のジグザクは、実は、 長さが1の線分と同一視出来る事を意味してるのでしょうか?   ここで、怪しげな「同一視」という言葉が出現していますが、この言葉の意味は? ジグザグは線分(0,1)に収束する・・・正しい ジグザグが線分(0,1)になる・・・そんなことはない 1/n (n→∞) を考えたとき 1/1、1/2、1/3、1/4、・・・・ 極限はゼロ。 この数列はゼロに収束する。 というのは正しいですが、 1/nがゼロになる(1/nがゼロと同一視できる)というセンテンスには同意できません。 「1/nがゼロと同一視できるから、正数が0と一致してしまいます。  正数と負数とゼロとはそれぞれ異なるものです。 こんな簡単に起こるパラドックスが、数学では問題視されてないとしたら大変な話だとも思うのですが?」   とはならないのと一緒です。

nicely007
質問者

お礼

(178-tallさんへ)   早期の御回答を有り難う御座います。   おっしゃる事は分かりましたが、問題は、どういう場合に極限が「一致」し、どういう場合には「一致」しないのかですね。  例えば、小学校で、半径が R の円の面積は、元の円を中心角が360度の n 分の1の角度の弓形に切って、 全部で n 個の三角形に近いものを上下交互に並べて、高さが R で、底辺の長さがほぼ pi R の長方形に似た形を作って、 (n→∞ の極限を取る事によって)その長方形と円とは完全に「一致」するので、円の面積は R (pi R) = pi R^2 と習います。 勿論、極限概念は小学生には無理なので、「nが十分に大きければ」とかいう表現をするでしょう。  この n→∞ の極限では、両者が「完全に一致」し「同一視」されるからこそ、円の面積が pi R^2 になると見なされます。  (もし、極限の図形が円に「一致しない」のならば、円の公式は誤りという事になってしまいます。)  言い換えれば、極限というのは、数値だけでなく、図形に対してもなり立つ概念で、「極限図形」とも名付けるべきですね。  ですから、私の元々の質問で n→∞ の極限を取れば、1より大きい長さの曲線の「極限図形」が長さが1の線分になります。  但し、一体どういう理由に拠って円の面積の場合と、私の質問での極限とが区別されるのかが、今一明確でないです。   それから、「個々の正三角形の高さは決してゼロにはなりません。」とおっしゃいましたが、  もし、n→∞ の極限で高さがゼロより大きい有限値に留まるとしたら、これもまた「矛盾」ですね。  何故なら、「ゼロにならない」のならば、或る有限の値に収まる筈ですが、 十分に大きなnさえ取れば、高さは幾らでも小さい値になるのですから。  そういう訳で、高さがゼロになる「極限」を取っている事には、何ら違いは無いですね。  分かり易い別の例として、円の場合でも、円周が滑らかな曲線でなくジグザクで出来ている場合に n→∞ の極限を取ると、 円の面積 pi R^2 は正しいのに、円周は 2 Pi R にはならず別の値に成るとしたら、そりゃ~大変な話でしょう。 そういう事情ですので、(少し失礼な言い方になりますが)私の本来の質問にちゃんと答えられたと見なすのは難しいです。  むしろ、次の itshowsun さんの言われるフラクタル次元とか、ハウスドルフ次元?の方が関連性が有りそうです。 

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