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無理數運算知識點

生活 更新时间:2025-02-22 04:45:58

盡量不要去研究高斯歐拉做不出來的數學問題

----題記

(1)超越數遠遠多于有理數

無理數,實數域内有理數集的補集的元素,英文稱之為irrational number,直譯過來是不可理喻的數的意思。深究起來,有些無理數是名副其實的不講道理的數,這一部分無理數稱之為超越數。稍微能講一些道理的無理數,稱之為代數無理數。

區分一個數是超越數還是代數無理數,其标準為看這個數是不是系數為有理數(整數)的多項式的複數根。如果x為多項式

無理數運算知識點(基礎數學系列文章)1

超越數不可能是系數為有理數(整數)的多項式的複數根

的複數根,那麼x為代數數。否則x為超越數。

最早被數學家發現的無理數是根号2,數學家們在三角形上發現了這個數。請看視頻

最有名的超越數有可能是圓周率

無理數運算知識點(基礎數學系列文章)2

圓周率

數學家們已經證明,幾乎所有的無理數都是超越數,驚喜不驚喜?

(2)無理數的困境

a.薛定谔的無理數

數學家們很難證明任意給出的一個數是無理數還是有理數。既有的證明方法一般用反證法,比較單薄。

你可能會奇怪,不是有了通用的判别無理數的方法麼?用兩個整數的比一比。兩個整數比一比的方法看起來簡單易用,為有理數而來,對無理數不實用。

數學家證明了如果正整數n不是完全平方數,那麼

無理數運算知識點(基礎數學系列文章)3

有理數無理數

不是有理數是無理數。這個定理的局限性很明顯,不适用于正整數之外的數。

數學家還證明了幾乎所有大于1 的有理數都是某個無理數p的p次方。這證明看起來很不錯了,但用起來依然有很多束縛。怎麼找出那個p?(0, 1)裡不可數的無窮多的數怎麼辦?

數學家證明了,如果a和 b都是代數數,a不等于0和1 ,并且b為無理數,那麼a的b次方一定是超越數。利用這個定理可以反向枚舉出很多無理數,難點在得先說明a與b是不是代數數,不知道的話還用不了這個定理。隻有a, b符合定理要求的性質了才能給出一個無理數。比如這些數是由這個定理找出來的:

無理數運算知識點(基礎數學系列文章)4

超越數transcendental number.

還有其他定理,劉維爾定理等等,各有各的用處,各有各的局限,不一一列舉。

b.薛定谔的運算性質

請看無理數已知的一些運算性質:

  • 無理數加減乘除無理數不一定得無理數。在什麼情況下得無理數,什麼情況下得有理數呢?數學家們沒有給出答案,隻能說具有情況具體分析。
  • 說不清無理數的無理次幂是有理數還是無理數。無理數的平方根、立方根等次方根為無理數。根據上面提供的定理,有些無理數的無理次幂等于有理數。但無理數是不可數的,有理數是可數的,說明還有很多數沒有定性。
  • 無理數運算知識點(基礎數學系列文章)5

    有理數?無理數?

  • 不清楚有理數的超越數次幂是有理數還是無理數。比如2^e, 3^e......
  • 不可理喻的無理數,越說越探不出究竟,捏造了這麼一個詞語:薛定谔的無理數。至于這個薛定谔是哪個薛定谔,還請讀者們來評議。數學家一直陷在無理數的薛定谔困境裡,等着天才少年來脫困。數學家需要無理數的萬有引力公式,不喜歡疊加态。

    你是那個少年天才麼?

    本文視頻圖文皆為原創,未經允許不得轉載)

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