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無理數為什麼不能用分數表示

生活 更新时间:2024-12-01 18:41:48

  有理數是“一維伸縮”的測度值

  諸如直尺、溫度計、水位計、高度計等一維測量儀,其測量值隻能是有理數,規定某一點是零點坐标,就有了±整數與±分數。

  無理數是“二維旋轉”的平均值

  在平面直角坐标系S(0,0)上,将坐标為(1,0)的單位1逆時針旋轉45°得到點A(1,1),就得到線段SA=√2。

  同理,三角函數的大量無理數,也是通過旋轉有理數坐标軸來獲得。例如:sin60°=½√3。三角函數型的無理數,屬于低級無理數。

無理數為什麼不能用分數表示(為什麼要用線段表示)1

√2是無理數,為什麼要用線段表示?

  再如,自然常數e=lim(1 1/n)^n,來自若幹有理數(1 1/n)(1 1/(n 1))的依次乘積。自然常數是一個超級無理數。

無理數為什麼不能用分數表示(為什麼要用線段表示)2

√2是無理數,為什麼要用線段表示?

  兩個有理數的乘積ab的幾何均值√ab或勾股均值√(a² b²),相當于一個有理數坐标軸旋轉,就存在無理數。

  再看,圓周率=圓周長÷直徑,即π=C/d,圓周率是一個低級無理數。因為:

  直徑涉及一維直線的測度,就隻能是有理數。

  圓周涉及二維旋轉的測度,就是低級無理數。

  如果涉及多維旋轉的測度,就是高級無理數。

  虛數是“旋轉實數”的代名詞

  虛數,不是虛幻想象,而是旋轉實數的投影。這裡把有理數軸泛化為實數軸。

  √(-1)是旋轉線段在縱軸的投影單位值,即1個i,記作:√(-1)=i。

  把有理數坐标(0,1)旋轉60°,得實數sin60°=√(3/2),在縱軸投影出虛數√(3/2)i。

  複數是伸縮數與旋轉數的複合

  平面直角坐标系的複數:z(a,b)=a ib,a代表一維伸縮的實數(a,b),i代逆時針旋轉90°在縱軸的投影單位值。

  平面極坐标系的複數:z(r,θ)=re^iθ=r(cosθ isinθ)=r·cosθ r×isinθ。

  其中,r·cosθ是點乘,意味着投影在橫軸上的伸縮度或“散度”,r×isinθ是叉乘,意味着投影在縱軸上的旋轉度或“旋度”。

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