根号2是无理数,为什么可以用线段表示出来?


这个问题,可以深刻探究有理数、无理数、复数的物理由来与本义。

有理数是“一维伸缩”的测度值

诸如直尺、温度计、水位计、高度计等一维测量仪,其测量值只能是有理数,规定某一点是零点坐标,就有了±整数与±分数。

无理数是“二维旋转”的平均值

在平面直角坐标系S(0,0)上,将坐标为(1,0)的单位1逆时针旋转45°得到点A(1,1),就得到线段SA=√2。

同理,三角函数的大量无理数,也是通过旋转有理数坐标轴来获得。例如:sin60°=½√3。三角函数型的无理数,属于低级无理数。




再如,自然常数e=lim(1+1/n)^n,来自若干有理数(1+1/n)(1+1/(n+1))的依次乘积。自然常数是一个超级无理数。


两个有理数的乘积ab的几何均值√ab或勾股均值√(a²+b²),相当于一个有理数坐标轴旋转,就存在无理数。

再看,圆周率=圆周长÷直径,即π=C/d,圆周率是一个低级无理数。因为:

直径涉及一维直线的测度,就只能是有理数

圆周涉及二维旋转的测度,就是低级无理数

如果涉及多维旋转的测度,就是高级无理数。


虚数是“旋转实数”的代名词

虚数,不是虚幻想象,而是旋转实数的投影。这里把有理数轴泛化为实数轴。

√(-1)是旋转线段在纵轴的投影单位值,即1个i,记作:√(-1)=i。

把有理数坐标(0,1)旋转60°,得实数sin60°=√(3/2),在纵轴投影出虚数√(3/2)i。

复数是伸缩数与旋转数的复合

平面直角坐标系的复数:z(a,b)=a+ib,a代表一维伸缩的实数(a,b),i代逆时针旋转90°在纵轴的投影单位值。

平面极坐标系的复数:z(r,θ)=re^iθ=r(cosθ+isinθ)=r·cosθ+r×isinθ。

其中,r·cosθ是点乘,意味着投影在横轴上的伸缩度或“散度”,r×isinθ是叉乘,意味着投影在纵轴上的旋转度或“旋度”。


就本质而言,复数是在二维空间既有散度又有旋度的复合实数。

当复数的旋转半径r是单位1,且逆转180°时,有著名的欧拉公式:z(1,π)=e^iπ=cosπ+isinπ,即:e^iπ+1=0。

由此可见,要想在一条直线上直接标出无理数是不可能的。只有借助旋转半径例如以正方形对角线才有可能画出线段长√2来。


物理新视野


根号2是无理数,为什么可以用线段表示出来?


题主提出的这个问题,我个人觉得有点搞笑!就好比问:水稻是植物,为什么可以作为人的粮食?


水稻是人类在不断进化、在与大自然相处的过程中,经过千百次的尝试、通过观察鸟儿衔种,认识了水稻的稻米可以充饥,可以维持人的生命。然后开始种植水稻,最后把水稻作为粮食作物的。


那么,根号2同样如此,是人们在与大自然相处的过程中发现的。


相传,2000多年前古希腊的毕达哥拉斯学派的一个学员在度量地板时,发现边长为1的正方形的对角线(线段)的长度不能用整数或两个整数的比来表示。这与该学派信奉了上千年的真理“万物皆数”相违背!就像发现了一个“怪物”!使得学派内人人感到恐慌。为封锁消息,学派的其他成员把发现“怪物”的这名学员抛入了大海!这就是数学史上著名的“第一次数学危机”!


所以,根号2本来就是从线段中发现的,为什么不能用线段表示呢?




黔中初数张文松


可以用线段表示出来,说明是确定的,而不是无限不循环小数不确定。

那么为什么根号二,在数学计算中,是无理数,也就是数字无限不循环小数,不确定呢?

问题出在在于我们对有理数的定义上。

由于直角三角形三角形的边长和斜边,不是一个整(可能带小数点)倍数关系。所以我们假设直角边是1的时候,斜边长度的计算数字不是1的整倍,计算出来数字无限接近某一倍数。

反过来,我们假设,斜边的长度是1,那么直角边的长度就是无理数了。

这是数学计算上,数理原理造成的。同样的现象还出现在圆的直径,和圆的周长比例上。

我们现在所学的数学空间,是假设数字的大小是按空间均匀分布的,也就是欧几里得几何数学体系。但是,现实中,很多素字的存在并不是均匀分布,例如,一个圆球,它表面的面积就不是均匀空间分布的,而是弯曲的。按照均匀分布的空间来计算,就没办法算成整数。

在均匀分布的欧几里得空间里,平行线的定义是无限远处不相交。但是,在地球这个球形物表面上,如果你地面上画两根平行线,那么,无穷远处,它们是相交的,因为地面本来就是弯曲的。

这就是理论和现实之间的差距。

你说的根号2的现象,也是理论和现实之间的差距造成的。现在的数学体系,基本上建立在假设的基础上,例如:1+1=2,这是假设的逻辑关系。但在现实中,一个苹果加另外一个苹果,并不等于2个苹果,因为两个苹果可能一大一小。所谓答案2个苹果,那是不考虑苹果具体大小的前提上才成立。如果称重量的话,那就不是2。这也就是现实中苹果按重量卖,不按照个数卖的原因。

由此推广,几乎现在所有的所谓的科学体系,都是建立在假设的逻辑基础上,其计算结果跟现实是有差距的,不但有现实差距,而且还有原理差距甚至逻辑差距。

所以无论数学也好,科学也好可以利用其中的有用部分,但千万不能过于迷信,过于把数学或者科学绝对正确化。科学本身也是有漏洞的。


猜想与预测


因为在单位1用长度表示后,不同之数便有各自不同的长度。所以任何数均可用长度表示。至于该数是整数或是有理数或是无理数,只是取长的方法手段不同而已。


從爻之民


这个问题说到底是个“尺规作图”问题。我们可以实实在在做出长度为√2的线段。将一条线段的长度定为1,以这条线段为边长的正方形对角线的长度就是√2 . 可以证明,正方形的边长与其对角线是无公度线段,所以√2是无理数。一般的,若Q为一正有理数,长度为√Q的线段都可以利用“尺规作图”法作出。


叶枫143735753


无理数只是无法表示成两个整数的比值而已,但可以通过尺规作图得到,等价于可以通过有限次的初等数学运算得到。

但是,还有一类无理数,属于超越数,最典型的就是pi。超越数是无法通过有限次的初等数学运算得到的,等价说法就是无法通过尺规作图得到。

根号2不是超越数,当然可以通过尺规作图得到


cyler


提出这样的问题,是因为存在误解,以为无限不循环小数是不精确的数,这是错误的。

①任何实数,包括无理数都是精确数值。比如根号2或其他无理数,你可以反证:如果根号2是不精确的数,那他的平方就不是精确的,而2是精确的,显然互相矛盾。

②从理论上说,任何精确的数值都可以用唯一长度的线段来表示,你觉得无限不循环小数不能用线段表示,显然是陷入了“芝诺悖论”之一的“亚喀琉斯追兔”,这显然是错误的。

③在实际上,我们是画不出百分之百精确长度的线段的,比如让你画一个2米长的线段,因为长度基准本身就是一个不断改进的近似值。


无忧铺子


根号2是无理数,竟然可以用饯段表示出来?真的这样,那就不会有第一次数学危机了。

……,土豆烧熟了,还有牛肉……。

只要ⅠP大于零,不会不知道,任意线段必然存在两个端点,至于根号2呢,最多只能表示成有始点,无终点的射线,何来根号2可以表示成线段之说?

欺骗无处不在,科学亦是如此。


舸暇


有理数与无理数都是道理的数。遵守宇宙事实的道理。宇宙事实是存在。有理无理都是理。实虚都是密度度量。有无都里显现的区分。宇宙两态都有,存在存在态,也存在不存在态。存不存在两态都存在。


包包170952078


勾股定理的应用,边长为1的正方形,其对角线就是根号2。我们用圆规可以量出正方形对角线的长度,然后以原点为圆心,可以在数轴两侧,左右画弧,交数轴于两个点,根号2和根号-2。只要是实数都可以在数轴上表示出来。


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