概念
無理數是指實數範圍內不能表示成兩個整數之比的數。簡單的說,
無理數就是10進製下的
無限不循環小數。如圓周率、√2(根號2)等。
有理數是由所有
分數,
整數組成,它們都可以化成
有限小數,或無限循環小數。如22/7等。
無理數π
有理數和無理數的區別
把有理數和無理數都寫成小數形式時,
有理數能寫成
整數、有限小數或無限循環小數,比如4=4.0, 4/5=0.8, 1/3=0.33333……。而無理數隻能寫成無限不循環小數,比如√2=1.414213562…………。另外,無理數不能寫成兩整數之比。
√2是無理數
證明: √2是無理數
假設√2不是無理數
∴√2是有理數
令 √2=p/q (p、q互質)
兩邊平方得:
2=(p/q)^2
即:
2=p^2/q^2
通過移項,得:
2q^2=p^2
∴p^2必為偶數
∴p必為偶數
令p=2m
則p^2=4m²
∴2q^2=4m^2
化簡得:
q^2=2m^2
∴q^2必為偶數
∴q必為偶數
綜上,q和p都是偶數
∴q、p互質,且q、p為偶數
矛盾 原假設不成立
∴√2為無理數
畢達哥拉斯(Pythagoras,約公元前885年至公元前400年間)是古希臘的大數學家。他證明許多重要的定理,包括後來以他的名字命名的
畢達哥拉斯定理(勾股弦定理),即
直角三角形兩直角邊為邊長的
正方形的麵積之和等於以
斜邊為邊長的
正方形的麵積。畢達哥拉斯將數學知識運用得純熟之後,覺得不能隻滿足於用來算題解題,於是他試著從數學領域擴大到哲學,用數的觀點去解釋一下世界。經過一番刻苦實踐,他提出“萬物皆是數”的觀點,數的
元素就是萬物的元素,世界是由數組成的,世界上的一切沒有不可以用數來表示的,數本身就是世界的秩序。
公元前500年,畢達哥拉斯學派的弟子希伯索斯(Hippasus)發現了一個驚人的事實,一個正方形的
對角線與其一邊的長度是不可公度的(若正方形的邊長為1,則對角線的長不是一個有理數),這一不可公度性與畢氏學派的“萬物皆數”(指
有理數)的哲理大相徑庭。這一發現使該學派領導人惶恐,認為這將動搖他們在學術界的統治地位,於是極力封鎖該真理的流傳,希伯索斯被迫流亡他鄉,不幸的是,在一條海船上還是遇到畢氏門徒。
希伯索斯的發現,第一次向人們揭示了有理數係的缺陷,證明了它不能同連續的無限
直線等同看待,有理數並沒有布滿
數軸上的點,在數軸上存在著不能用有理數表示的“孔隙”。而這種“孔隙”經後人證明簡直多得“不可勝數”。於是,古希臘人把有理數視為連續銜接的那種
算術連續統的設想徹底地破滅了。不可公度量的發現連同
芝諾悖論一同被稱為數學史上的
第一次數學危機,對以後2000多年數學的發展產生了深遠的影響,促使人們從依靠直覺、經驗而轉向依靠證明,推動了
公理幾何學和
邏輯學的發展,並且孕育了
微積分思想萌芽。
不可約的本質是什麽?長期以來眾說紛紜,得不到正確的解釋,兩個不可通約的比值也一直認為是不可理喻的數。15世紀意大利著名畫家
達.芬奇稱之為“無理的數”,17世紀德國
天文學家
開普勒稱之為“不可名狀”的數。
然而真理畢竟是淹沒不了的,畢氏學派抹殺真理才是“無理”。人們為了紀念希伯索斯這位為真理而獻身的可敬學者,就把不可通約的量取名“無理數”——這就是無理數的由來。
由無理數引發的
數學危機一直延續到19世紀下半葉。1872年,德國數學家
戴德金從
連續性的要求出發,用有理數的“分割”來定義無理數,並把
實數理論建立在嚴格的科學基礎上,從而結束了無理數被認為“無理”的時代,也結束了持續2000多年的
數學史上的第一次大危機。