无理数被发现的过程曲折,他的研究推动数学发展,自己却被处死

大家知道,无理数也称为无限不循环小数,如圆周率π、√2(根号2)等,不能写作两整数之比。若将它写成小数形式,小数点之后的数字有无限多个,并且不会循环。常见的无理数包括大部分数的平方根、π等。

小学和初中阶段学习的数均是有理数或无理数(即实数),实数分为有理数和无理数,无理数是无限不循环小数,应满足三个条件:①是小数;②是无限小数;③不循环。小学阶段接触的圆周率π就是常见的无理数。无理数是无限不循环小数,与之相对的是有理数,有理数是由所有分数,整数组成,它们都可以化成有限小数,或无限循环小数。

无理数被发现的过程曲折,他的研究推动数学发展,自己却被处死

传说,无理数最早由毕达哥拉斯学派弟子希伯斯发现。他发现了一个事实:若正方形的边长为1,则正方形对角线的长不是一个有理数。这与毕达哥拉斯学派的“万物皆数”(指有理数)的哲理大相径庭。而毕达哥拉斯深信任意数均可用整数及分数表示,不相信无理数的存在。后来希伯斯将无理数透露给外人,触犯学派章程,将动摇他们在学术界的地位,因而希伯斯被处死。

毕氏弟子的发现,第一次向人们揭示了有理数系的缺陷,证明它不能同连续的无限直线同等看待,有理数并没有布满数轴上的点。在数轴上存在着不能用有理数表示的区域。无理数的发现对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响,促使人们从依靠直觉、经验转向依靠证明,推动了公理几何学与逻辑学的发展。

无理数的本质是什么?长期以来众说纷坛,得不到正确的解释。15世纪意大利著名画家达.芬奇称之为“无理的数”,17世纪德国天文学家开普勒称之为“不可名状”的数。由无理数引发的数学危机一直延续到19世纪下半叶。1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数,并把实数理论建立在严格的科学基础上,从而结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机。

科学不等于圣洁。科学家不等于道德高尚,这样的教训古今都有。然而,真理毕竟是淹没不了的。人们为了纪念希勃索斯这位为真理而献身的学者,就把不可通约的量取名为“无理数”。这便是“无理数”的由来。

由于无理数不能写成两整数之比,利用有理数和无理数的主要区别,可以证明√2是无理数。

下面给出欧几里得《几何原本》中的证明方法:

证明:假设√2不是无理数,而是有理数.

既然√2是有理数,它必然可以写成两个整数之比的形式:√2=p/q.

再假设p和q没有公因数可以约,则可以认为p/q为最简分数.

把 √2=p/q 两边平方得 2=(p^2)/(q^2),

即 2(q^2)=p^2,

由于2(q^2)是偶数,p 必定为偶数,因此可设p=2s,

由 2(q^2)=4(s^2) 得 q^2=2s^2,

由于2s²是偶数,同理q²是偶数,而只有偶数的平方才是偶数,所以q必然也为偶数.

既然p和q都是偶数,它们必定有公因数2,这与前面假设p/q是最简分数矛盾.

这个矛盾是由假设√2是有理数引起的,因此√2是无理数。


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