概念
无理数是指实数范围内不能表示成两个整数之比的数。简单的说,
无理数就是10进制下的
无限不循环小数。如圆周率、√2(根号2)等。
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。如22/7等。
无理数π
有理数和无理数的区别
把有理数和无理数都写成小数形式时,
有理数能写成
整数、有限小数或无限循环小数,比如4=4.0, 4/5=0.8, 1/3=0.33333……。而无理数只能写成无限不循环小数,比如√2=1.414213562…………。另外,无理数不能写成两整数之比。
√2是无理数
证明: √2是无理数
假设√2不是无理数
∴√2是有理数
令 √2=p/q (p、q互质)
两边平方得:
2=(p/q)^2
即:
2=p^2/q^2
通过移项,得:
2q^2=p^2
∴p^2必为偶数
∴p必为偶数
令p=2m
则p^2=4m²
∴2q^2=4m^2
化简得:
q^2=2m^2
∴q^2必为偶数
∴q必为偶数
综上,q和p都是偶数
∴q、p互质,且q、p为偶数
矛盾 原假设不成立
∴√2为无理数
毕达哥拉斯(Pythagoras,约公元前885年至公元前400年间)是古希腊的大数学家。他证明许多重要的定理,包括后来以他的名字命名的
毕达哥拉斯定理(勾股弦定理),即
直角三角形两直角边为边长的
正方形的面积之和等于以
斜边为边长的
正方形的面积。毕达哥拉斯将数学知识运用得纯熟之后,觉得不能只满足于用来算题解题,于是他试着从数学领域扩大到哲学,用数的观点去解释一下世界。经过一番刻苦实践,他提出“万物皆是数”的观点,数的
元素就是万物的元素,世界是由数组成的,世界上的一切没有不可以用数来表示的,数本身就是世界的秩序。
公元前500年,毕达哥拉斯学派的弟子希伯索斯(Hippasus)发现了一个惊人的事实,一个正方形的
对角线与其一边的长度是不可公度的(若正方形的边长为1,则对角线的长不是一个有理数),这一不可公度性与毕氏学派的“万物皆数”(指
有理数)的哲理大相径庭。这一发现使该学派领导人惶恐,认为这将动摇他们在学术界的统治地位,于是极力封锁该真理的流传,希伯索斯被迫流亡他乡,不幸的是,在一条海船上还是遇到毕氏门徒。
希伯索斯的发现,第一次向人们揭示了有理数系的缺陷,证明了它不能同连续的无限
直线等同看待,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“孔隙”。而这种“孔隙”经后人证明简直多得“不可胜数”。于是,古希腊人把有理数视为连续衔接的那种
算术连续统的设想彻底地破灭了。不可公度量的发现连同
芝诺悖论一同被称为数学史上的
第一次数学危机,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、经验而转向依靠证明,推动了
公理几何学和
逻辑学的发展,并且孕育了
微积分思想萌芽。
不可约的本质是什么?长期以来众说纷纭,得不到正确的解释,两个不可通约的比值也一直认为是不可理喻的数。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。
然而真理毕竟是淹没不了的,毕氏学派抹杀真理才是“无理”。人们为了纪念希伯索斯这位为真理而献身的可敬学者,就把不可通约的量取名“无理数”——这就是无理数的由来。
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。