我们都知道以下两个结论:
①0的任何正数次幂都等于0:0^x=0,x>0
②任何非0实数的0次幂都等于1:x^0=1,x≠0
今天我们来讨论一个争论已久的问题,0的0次幂到底等于多少?
0^0=?
从表面上来看,如果0^0=0,就会与x^0=1矛盾;如果0^0=1,就会与0^x=0矛盾。看上去无论将0^0定义成0还是1,都不是很恰当。
于是有人提出0^0就和分母为0一样,是无意义的。理由如下:
0^0=0^(1-1)=0^1/0^1=0/0
此时会出现分母为0,所以0^0无意义。
看上去似乎有些道理,但这样的解释显然不能让人信服,我们完全可以类似地来理解0^1。
0^1=0^(2-1)=0^2/0^1=0/0
按照之前的解释,同样会出现分母为0,那么0^1也是无意义的,这与我们公认的0^1=0显然是矛盾的。
我们必须转换思路。我们很容易想到利用极限来理解这个问题,0^0可以看作函数f(x)=x^x,当x趋于0 的极限值。我们先用计算器来算一下:
0.1^0.1=0.794……
0.01^0.01=0.954……
0.001^0.001=0.993……
0.0001^0.0001=0.999……
…………
可以明显感觉到,当x→0 时,x^x→1。其实这个结论是可以严格证明的。
求证:lim(x^x)=1,x→0
证明:
lim[ln(x^x)]=lim[x×ln(x)]=lim[ln(x)/(1/x)],x→0
当x→0 时,ln(x)→-∞,1/x→ ∞
此极限为"-∞/ ∞"型的未定式,根据洛必达法则
lim[ln(x^x)]=lim[ln(x)/(1/x)]=lim[ln′(x)/(1/x)′],x→0
=lim[(1/x)/(-1/x^2)]=lim(-x),x→0
=-0=0=ln1,x→0
lim[ln(x^x)]=ln1=0,x→0
lim(x^x)=1,x→0
证毕!
到这里,问题似乎得到了圆满的解决,0^0=1,而且计算器也是这样显示的。