换个方式证明：北京版数学八年级上册“√2不是有理数”的证明是错误的

yangls728

换个方式证明：
北京版数学八年级上册“√2不是有理数”的证明是错误的
杨六省 晋信书
yangls728@163.com
本文作者之一杨六省在“Zmn-1422”中，借助于“√2不是有理数”这一结论，证明了北京版课本关于√2不是有理数的证明是错误的。本文换个方式给出证明。
课本第68页的证明如下：
“我们可以采用反证法。假设√2是有理数，于是可以用两个整数m，n表示为√2 = n/m，进而得到2m2 = n2。这个式子的左边有奇数个因子2，右边有偶数个因子2，矛盾！这就否定了假设。”
先固定m为整数。设m = 2am1（a ≥0）, 代入2m2 = n2，得22a+1（m1）2 = n2。如果思维水平仅具有观察事物皮毛的能力，那么，“ 22a+1（m1）2 = n2 ”的右边确实应该是偶数个因子2，这正是教科书的结论。但需注意，要使“ 22a+1（m1）2 = n2 ”成立，就该满足：n含因子2的个数不得少于a+1个。设n = 2a+1n1 , 代入22a+1（m1）2 = n2,得22a+1（m1）2 = 22a+2（n1）²,即2（n1）²=（ m1 ）2 。
同理，对于2（n1）²=（ m1 ）2 ，设n1 = 2bn2（b ≥0）, 代入2（n1）²=（ m1 ）2 ，得22b+1（n2）2 =（ m1 ）2。要使该式成立，m1含因子2的个数不得少于b+1个。设m1 = 2b+1 m2, 代入22b+1（n2）2 =（ m1 ）2,得22b+1（n2）2 =22b+2（m2）2 ,即2（m2）²=（n2）2 .
上述过程周而复始，于是有：
n = 2a+1n1（ a ≥0）, n1 = 2bn2（b ≥0）；n2 = 2c+1n3（c ≥0）, …
故
n = 2a+1n1 = 2a+b+1n2  
=2a+b+c+2n3 =2a+b+c+d+2n4
=…
（a ≥0, b ≥0, c ≥0, …）
上述表达式意味着n（从而n2）含有无穷多个因子2（注：这说明对于2m2 = n2，即√2 = n/m，当m为整数时，n不是整数。因为假设n是整数，则会推出n含有无穷多个因子2，矛盾！——实际上到此已经证明了√2不是有理数）。
综上所述，对于2m2 = n2，当m为整数时，假设n是整数，只能推出n2含有无穷多个因子2，而推不出n2有偶数个因子2。所以，教科书的证明是错误的。
说明：
① 在“证法二”中，我们面对的是矛盾式2m2 = n2 （该式源于√2 = n/m，其中m和n均为整数）中的2m2与n2，而不是独立于该式子的2m2与n2。因此，忽视前者而默认后者（指不顾关系式2m2 = n2，两边各推各的），正是教科书得出“右边有偶数个因子2”这一无意义结论的根源。
② “证法一”指出“右边有偶数个因子2”无意义，理由是“n不是整数，何来因子2”。这并不否定反证法可用于证明√2不是有理数，也不否定反证法可将“n是整数”作为假设。简言之，不要混淆“反证法证明√2不是有理数”与“对具体证明案例的评论”。

结语
北京版教科书中的证明方法，大概是自毕达哥拉斯学派以来，全世界最简单的√2为无理数的证明。但笔者有两点疑问（不能作为反驳论据）：
第一，对于一个重要的经典数学结论，如此简单的证明，为何未能被评为数学中的最简（最美）证明？
第二，如果教科书中的证明真的成立，那么，全世界其他教科书的编者是不是脑子都有病，放着最简单的方法不用，甘愿舍简求繁？
数学史上，从有理数系跨入实数系，必然伴随着新概念的引入与新矛盾的出现。例如，在证明√2不是有理数的过程中，笔者曾推出“p含有无穷多个因数2”，这已经超出了有理数系统内部的矛盾范畴。那么，仅凭一句“这个式子的左边有奇数个因子2，右边有偶数个因子2，矛盾”，就能证明无理数的存在吗？仅凭有理数系统内部的“奇数”与“偶数”这两个概念，就能突破有理数系的界限，迈向实数系？这无异于天方夜谭！
网上盛传的诸多“简易”证明方法（如北京版的证明方法、“尾数证明法”等），其实都是在有理数系统的概念中打转，“推出的”（实则是无效推理）矛盾都是有理数系统内的某种矛盾，由这类矛盾不可能突破有理数系，不可能确立无理数的存在。
笔者并非反驳型人格，也不喜欢此类人格。但对于有价值的问题，笔者愿意认真讨论。倘若遇到具体交流难以正常进行（例如各说各话；或者对方的思维方式总是令人费解——这可能是由于对正常逻辑的理解存在困难，同时所持态度也游移不定（有利则坚持，不利则抛弃），似乎因袭了古希腊智者派求胜不求真的辩论信条，导致自己的正确观点被对方曲解，对方再将曲解后的错误观点强加于自己，然后加以批判），笔者的做法是：如果不值回应，表明观点即可（所呈现的观点是针对大众的），无需纠缠；否则，便是毫无意义地浪费时间和精力。

elim

楼主对教科书中所论证明的否证是错的．据数论基本定理(即唯一分解定理), 任何一个正整数\(k\)均可表为\(2^{r_k}s_k\)的形式. 其中\(r_k\)是\(k\)所含因子\(2\)的个数因而是非负整数,\(s_k=\large\frac{k}{2^{r_k}}\)是一个奇数(\(k\)所含奇质因子的积)．于是\(2m^2=2^{2r_m+1}s_m^2,\;n^2=2^{2r_m}s_n^2\)二数所含因子\(2\)的个数的奇偶性相异. 它们不相等．

我知道楼主一直在纠结根号2非有理数的证明. 本贴只是为了科普数学命题的论证的基本方法，不是对楼主个人的攻击．

一般来说, 证明一个命题就是从公理及已证命题定理逻辑地推出该命题．反证法就是证明待证命题的逆否命题．