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无理数的发现
公元前五世纪,古希腊的数学非常发达,而其中毕达哥拉斯(Pythagoras )学派对几何学的贡献很大 .毕达哥拉斯(Pythagoras )学派有一个信条 : " 宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数的比 ." 而毕达哥拉斯学派的—个成员希伯索斯 (Hippasus) 通过逻辑推理,证明了
题 : 等腰直角三角形ABC中 , ∠B=90° , AB=BC , 则 AB/AC 不能表示为两个整数的比.
证明 : 因为在等腰直角三角形ABC中,
∠B=90° , AB=BC
所以
AC>AB
在AC上截取
AE=AB
所以
AC - AE = EC
作 EF⊥AC ,交 BC 于 F 点 ,则有
EC = EF
∠FEB = ∠FBE = 15°
故
BF = EF = EC .
那么 , 求 AB 和 AC 的两个整数的比值,相当于求剩余线段 FC 和 EC 的两个整数的比值 。但三角形FEC又重新构成等腰直角三角形 。如此下去 ,虽然剩余的线段越来越小 ,但从推理上 , 它们始终是构成等腰直角三角形 。所以 , AB/AC 不能表示为两个整数的比 .
这就推翻了毕达哥拉斯学派所信奉的信条。从几何上发现了无理数的存在 。毕达哥拉斯学派的信徒们认为希伯索斯的言论违反了他们的信条 ,把希伯索斯抛入海里,处以"淹死"的惩罚。希伯索斯为发现真理而献出自己的生命。
真理是不可战胜的。古希腊人终于正视希伯索斯的发现 。并进一步用反正法证明
题 : 等腰直角三角形ABC中 , ∠B=90° , AB=BC , 则 AB/AC 不能表示为两个整数的比.
证明 : 设
AB/AC = n/m 其中 n, m 是不可通约的整数 .
因为
AB =BC
所以
BC/AC = n/m
( AB/AC )^2 + ( BC/AC )^2= (n/m )^2 + (n/m )^2
即
( AB^2 + BC^2 )/ AC^2= 2×(n/m )^2 ( 1 )
又
∠B=90°
根据毕达哥拉斯定理 ,有
AB^2 + BC^2 = AC^2 ( 2 )
由 ( 1 ) 式 , ( 2 ) 式有
1 = 2 (n^2/m^2)
即
m^2 = 2 × n^2 ( 3 )
从而 m^2 是偶数,故 m 是偶数 .可设
m = 2k ( 4 )
由 ( 3 ) 式 ,( 4 ) 式 得
( 2k )^2 = 2 × n^2
即
4k^2 = 2n^2
n^2 = 2 × k^2
这样又推得 n^2 是偶数 ,n 也是偶数 .那么 m 和 n 都是偶数,则 n 和 m 是可通约的 , 这与 n 和 m 不可通约的假设相悖 。
这样就严格地证明了 √2 是一个不可比数 。
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