是无理数的证明
人们发现了许多方法证明 是无理数。以下是反证法的证明
常见的证明
- 假设 是有理数,即有整数 、 ,使得
- 将 重写成最简分数 ,即 和 互素,且
- 所以 ,即
- 因为 必为偶数,故 亦是偶数
- 故 为偶数(奇数的平方不会是偶数)
- 所以必有一整数 ,使得
- 将(3)的式子代入(6):
- 化简得
- 因为 是偶数,所以 是偶数, 亦是偶数
- 所以 和 都是偶数,跟 是最简分数的假设矛盾
- 因为导出矛盾,所以(1)的假设错误, 不是有理数,即是无理数
这个证明可推广至证明任何非完全平方数的正整数 ,其算术平方根 为无理数。
另一个证明
另外一个 是无理数的反证法证明较少为人所知,但证明方法也相当漂亮:
- 假设 是有理数,便可以表示成最简分数 ,其中 , 为正整数
-
- 由于 ,所以
- 因为
-
- 所以
- 故 是比 更简的分数,与 是最简分数的假设矛盾
从一个直角边为 ,斜边为 的等腰直角三角形,可以用尺规作图作出直角边为 ,斜边为 的等腰直角三角形。这是古希腊几何学家的作图证明方法。
性质
2的算术平方根可以表示为以下的级数或无穷乘积:
-
-
-
-
-
-
2的算术平方根的连分数展开式为:
-
[注1]
注释
注:
- ^ 令 ,
由观察可知 ,即 ,
解方程,取正根,得 ,
因此 。
参见
外部链接