根號2是無理數的8種證明

2021-05-11 03:43:21 字數 1308 閱讀 3058

南京師大附中江寧分校葉軍

是乙個非常著名的無理數,第乙個發現並堅持這個結果的希帕索斯因此付出了生命的代價——後世的數學史家所說的「第一次數學危機」蓋源於此.「危機」過去後,喚醒的卻是數學家們對數的重新認識,實數的概念開始確立,在此意義上講,的發現是人們對真理的追求、探索以致明朗的乙個極好見證.

換乙個角度來看這個數,我們可以把它看作一根「晾衣繩」,上面懸掛著許多有趣的方法,從中可以窺見數學的趣味.我們準備從不同的角度來證明是乙個無理數,以體會這一點.

證法1:尾數證明法.假設是乙個有理數,即可以表示為乙個分數的形式=.

其中(a,b)=1,且a與b都是正整數.則.由於完全平方數的尾數只能是0、1、4、5、6、9中的乙個,因此的尾數只能是0、2、8中的乙個.

因為,所以與的尾數都是0,因此的尾數只能是0或5,因此a與b有公因數5,與(a,b)=1矛盾!因此是無理數.

這個證法可以證明被開方數的尾數是2、3、7、8的平方根都是無理數.

證法2:奇偶分析法.假設=.

其中(a,b)=1,且a與b都是正整數.則.可知a是偶數,設a=2c,則,,可知b也是偶數,因此a、b都是偶數,這與(a,b)=1矛盾!

因此是無理數.

希帕索斯就是用這種方法證明了不是有理數,動搖了畢達哥拉斯學派的「萬物皆數(任何數都可表示成整數之比)」的數學信仰,使畢達哥拉斯學派為之大為恐慌,希帕索斯因此葬身海底.

證法3:仿上,得到,易見b>1,否則b=1,則=a是乙個整數,這是不行的.改寫成.

因為b>1,因此b有素因子p,因此p整除或a,總之,p整除a,因此p同時整除a與b,這與(a,b)=1矛盾.

證法4:仿上,得到,等式變形為,因為b>1,因此存在素因子p,p整除a+b或a-b之一,則同時整除a+b與a-b,因此p整除a,因此p是a、b的公因數,與(a,b)=1矛盾.

證法5:利用代數基本定理,如果不考慮素因子的順序,任何乙個正整數都可以唯一地寫成素數冪的積的形式,因此,,其中與都是素數,與都是正整數,因此=2,素數2在等式左邊是偶數次冪,但在右邊是奇數次冪,矛盾,因此是無理數.

證法6:假設=,其中右邊是最簡分數,即在所有等於的分數中,a是最小的正整數分子,在的兩邊減去ab有,,即,右邊的分子2b-a證法7:連分數法.因為=1,因此,

,將分母中的用代替,有,不斷重複這個過程,得=,這是乙個無限連分數.而任何有理數都可以表示為分子都是1分母為正整數的有限連分數,因此是無理數.

證法8:構圖法。以上諸多證法的關鍵之處在於,證明沒有正整數解。

若不然,可以b、a為邊構造正方形(b

比根號2更「無理」的數

但是,人們對超越數的了解還是太少。至今數學家們仍然不知道,e e e e 是否是超越數。雖然如此,大家還是普遍相信它們都是超越數,畢竟它們不大可能恰好滿足乙個各項係數都是整數的多項式方程。可計算數與不可計算數 圓周率的小數展開看上去似乎是完全隨機的,但畢竟是有辦法算出來的。如果你想知道 的小數點後第...

認識無理數 1 導學案

君召初中八年級數學 上 冊導學案 總第 6 課時 課題 認識無理數 1 課型 新授時間 備課人 張彥勳審核人 學習目標 1.通過拼圖活動,讓學生感受生活中確實存在著不同於有理數的數 2.能夠判斷乙個數是不是有理數 學習重點 感知生活中確實存在著不同於有理數的數.會判斷乙個數是否為有理數 學習內容與過...

2 2有理數與無理數專項練習

1 選擇題 1 下列一組數 8,2.6,3,2,5.7中負分數有 a 1個 b 2個 c 3個 d 4個 2.課堂上老師要求就數 0 發表自己的意見,四位同學共說了下列四句話 0是整數,但不是自然數 0既不是正數,也不是負數 0不是整數,是自然數 0沒有實際意義 其中正確的個數是a 4 b 3c 2...