只要不是小学九年义务教育的漏网之鱼,应该都知道无理数是什么。在小学阶段,我们就学习到了一种无理数叫pi,俗称圆周率,即圆周长与圆直径的比值。
由于pi通过外接和内接多边形而求出近似值的。而这就是圆周率他不是有理数的依据——如果他是有理数的话,那么这就意味着圆只是一个多边形,而并非一个光滑的曲面。这样数学也会随之崩解。
在以前,数学家毕达哥拉斯和他的门徒都认为:世上所有的数都是完美的,他们都可以用两个数的比值来表示。这种愿望固然美好,但是在后来,这个梦想就被推翻了——用自己的定理推翻自己的猜想。对,就是毕达哥拉斯的毕达哥拉斯定理(这简直说起来就像绕口令一般)
试着回想一下毕达哥拉斯定理是什么?
毕达哥拉斯定理也称勾股定理:在一个直角三角形内,斜边是c,直角边是a和b:所以就有以下定理:
a^2+ b^2= c^2
接着我们来思考一个问题:正方形的对角线是什么?
我们可以用毕达哥拉斯定理得出正方形的对角线=平方根(2a^2)
接着我们就可以证明 :在a是正整数的时候正方形的对角线不是有理数。
我们可以将这个等式的左边设成一个分数——这个分数就是有理数——对此我们可以使用反证法进行证明。我们先假设这个数他是有理数之后,由于这个假设推出了荒谬的结论,我们就可以知道他不是有理数。
设正方形的对角线=x/y
则等式左右两边是:x/y=平方根(2a^2 )
左右两边同时平方:x^2 /y^2= 2a^2
移项:x^2=2(ya)^2
将左右分解成质因数.
左边=(q’1q’2q’3 …q’n)^2-有偶数个质数.
右边=2(p’1p’2p’3 …p’n)^2-有奇数个质数.
但是他们明明是相等的,我们知道个数明明只可以分解成一种质因分解方式——可这里却出现了两种——一种有奇数个质数,一种有偶数个质数,显然X和Y是不存在的。
我们从正方形的对角线是有理数开始,推断出了荒谬的结论—— X和Y不存在,从而知道正方形的对角线是无理数。
⬜️ ⬜️
证明结束!
正因为这个无理数的存在——这样毕达哥拉斯的观念破碎了。
世界上除了有理数(可公度数)之外,含有神秘的无理数(不可公度数)。后来,古埃及人们又认为所有的数字都是规矩数——即能用圆规和直尺画出来的数,但是这样就会出现一些问题,古埃及著名建筑问题:
1.三等分角问题:给定一个角,把这个角三等分-这个问题涉及了cos 30‘;
2.倍立方问题:给定一个立方体,构造一个体积为原先立方体两倍的立方体-这个问题涉及到了2^(1/3)
3.化圆为方:给定一个圆形,将它变为面积相等的正方形-这个问题涉及到了pi^(1/3)
事实证明,这些数都是不规矩数。他们无法用圆规或者直尺构造出来。
事实证明,人类发现的数字都是不完整的,永远有新的数字。这是数学的一个妙处-数学永远在生长…