关于无理数及其和的证明
By 苏剑林 | 2009-07-31 | 25406位读者 |在中学,有理数的定义为整数和分数的集合,统一来说就是能够写成两个整数之比的数。那相对地,无理数自然就是不能写成两个整数之比的数了,也就是无限不循环小数,比如π,√2等等。历史上无理数的发现带来了第一次数学危机,并生下了一颗“金蛋”,不过发现者却因此丢掉了生命。让我们永远铭记——希帕索斯(Hippasus)。
历史:
http://baike.baidu.com/view/1167.htm#2
在这里对无理数就不多说些什么了,主要是谈谈相关的证明而已。
先说明,以下是我自己的证明方法,当然我相信有一种方法是通用的,但是我没有找出来。
1. √2是无理数。
证:我们假设√2是有理数,并且令√2=p/q,p/q是最简分数。由于√2不是整数,所以q>1。
我们将两边平方,得到2=p2/q2,因为p/q是最简分数,所以p2/q2也是最简分数。2的最简分数只能够是2/1,由此得出q=1,这与q>1矛盾。所以假设不成立,√2是无理数。
2. √2+√3是无理数。
证:这个简单了,相信大家都会。
我们假设√2+√3=p是有理数,两边平方得到5+2√6=p2⇒√6=p2−5/2,于是√6是有理数,矛盾。因此假设不成立。
3. √2+√3+√5是无理数。
证:这个可不怎么简单了,我可是想了好久。
(1) 我们假设√2+√3+√5=p是有理数,两边平方得到
10+2√6+2√10+2√15=p2⇒√6+√10+√15=p2−10/2,
于是√6+√10+√15是有理数。两边再次平方,得:
31+10√6+6√10+4√15=(p2−10)2/4,
于是5√6+3√10+2√15=(p2−10)2/4−31/2
由于√6+√10+√15是有理数,所以
3√6+√10=(p2−10)2/4−31/2−2(√6+√10+√15)
的左边是一个有理数,但由方法2可证明3√6+√10为无理数,矛盾,于是假设不成立。
(2) 同样假设√2+√3+√5=p是有理数,我们将式子变成
√2+√3=p−√5,两边平方:
(√2+√3)2=(p−√5)2⇒5+2√6=p2+5−2p√5
于是得出√6+p√5是有理数,也是矛盾的。
4. √2+√3+√5+√7是无理数。
证:在报纸上画了一整天,终于有头绪了。
同样假设√2+√3+√5+√7=p是有理数,我们将式子变成
√2+√3+√5=p−√7,两边平方得到:
10+2√6+2√10+2√15=p2+7−2p√7
⇒√6+√10+√15+p√7=(p2−3)/2是一个有理数。
两边继续平方:
(√6+√10+√15)2=((p2−3)/2−p√7)2⇒31+10√6+6√10+4√15=((p2−3)/2)2+7p2−p(p2−3)√7⇒2√10+4√6+p(p2−7)√7=((p2−3)/2)2+7p2−4(√6+√10+√15+p√7)
由于√6+√10+√15+p√7=(p2−3)/2是有理数,所以2√10+4√6+p(p2−7)√7是有理数,矛盾。
以上是关于平方根和的证明,证明比较粗糙、繁琐,不过原理极其容易理解的。方法范围有限,最多支持到4个平方根和,通用的方法正在寻找中......
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