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无理数和有理数有什么区别,有理数和无理数的区别是什么(几乎所有有理数都是无理数的无理数次方)

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内容导航:1、经典数论证明:几乎所有有理数都是无理数的无理数次方2、无理数和有理数有什么区别:有理数和无理数的区别是什么

1、经典数论证明:几乎所有有理数都是无理数的无理数次方

一个无理数的无理数次方是否有可能是一个有理数?这是一个非常经典的老问题了。答案是肯定的,证明方法非常巧妙:考虑根号 2 的根号 2 次方。如果这个数是有理数,问题就已经解决了。如果这个数是无理数,那么就有:

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我们同样会得到一个无理数的无理数次方是有理数的例子。

这是一个典型的非构造性证明的例子:我们证明了无理数的无理数次方有可能等于有理数,但却并没有给出一个确凿的例子。毕竟我们也不知道,真实情况究竟是上述推理中的哪一种。那么,真实情况究竟是上述推理中的哪一种呢? Gelfond-Schneider 定理告诉我们,假设 α 和 β 都是代数数,如果 α 不等于 0 和 1 ,并且 β 不是有理数,那么 α 的 β 次方一定是超越数。根据这一定理我们可以立即看出,根号 2 的根号 2 次方真的是一个无理数,实际情况应该是上述推理中的后者。

那么,是否存在一个无理数 a ,使得 a 的 a 次方是有理数呢?最近, Stan Dolan 证明了这样一个结论:事实上,几乎所有 (1, ∞) 里的有理数都是某个无理数 a 的 a 次方。

注意到当 x 大于 1 时,函数 f(x) = 是连续单调递增的,因而对于所有 (1, ∞) 里的有理数 r ,一定存在唯一的 a ,使得= r 。不妨假设 a 是一个有理数,它的最简分数形式是 n / m 。如果 m = 1 ,那么我们会有平凡解 = r 。下面我们证明, m 是不可能大于 1 的,否则会产生矛盾。

假设有理数 r 的最简分数形式是 c / b ,于是我们有:

= c / b

或者说:

注意到,的约数。然而, m 和 n 是互质的,没有公共因子,因而一定是的约数。同理, 的约数,但由于 b 和 c 是互质的,因此 一定是的约数。怎么可能互为对方的约数呢?只有一种可能,就是等于

既然= ,说明 m 和 b 肯定有大于 1 的公因数。假设 p 是 m 和 b 的某个公共质因数。我们把 m 和 b 中的所有质因数 p 都提出来,将它们写成 ,其中 k 和 l 都不再含有质因数 p 。于是, =就可以重新写为:

既然等于 的,它们一定含有相同数量的质因数 p ,因而 i·n = j·m ,可知 m 是 i·n 的约数。但是 m 和 n 是互质的,因此 m 一定是 i 的约数。最后,注意到 是 m 的约数,从而也就是 i 的约数。于是矛盾产生了:由于 p ≥ 2 ,因此 一定严格地大于 i ,不可能是它的约数。

因此,对于所有大于 1 的有理数,除非它恰好等于某个整数 n 的 n 次方,否则它都将是某个无理数 a 的 a 次方。

2、无理数和有理数有什么区别:有理数和无理数的区别是什么

有理数是整数和分数的集合,整数也可看做是分母为一的分数。有理数的小数部分是有限或为无限循环的数。无理数,也称为无限不循环小数,不能写作两整数之比。若将它写成小数形式,小数点之后的数字有无限多个,并且不会循环。简单来讲,能够用分数表达的数就是有理数,不能用分数表达的数就是无理数。

实数(R)可以分为有理数(Q)和无理数,其中无理数就是无限不循环小数,有理数就是有限小数和无限循环小数;其中有理数又可以分为整数(Z)和分数;整数按照能否被2整除又可以分为奇数(不能被2整除的整数)和偶数(能被2整除的整数)。

有理数(Q)

有理数为整数(正整数、0、负整数)和分数的统称。正整数和正分数合称为正有理数,负整数和负分数合称为负有理数。因而有理数集的数可分为正有理数、负有理数和零。由于任何一个整数或分数都可以化为十进制循环小数,反之,每一个十进制循环小数也能化为整数或分数,因此,有理数也可以定义为十进制循环小数。比如4=4.0, 4/5=0.8。

无理数(R-Q)

无理数也称为无限不循环小数,不能写作两整数之比。若将它写成小数形式,小数点之后的数字有无限多个,并且不会循环。 常见的无理数有非完全平方数的平方根、π和e(其中后两者均为超越数)等。

二者区别

有理数和无理数都能写成小数形式,但是,有理数可以写为有限小数和无限循环小数,而无理数只能写为无限不循环小数。有理数可以写为整数之比,而无理数不能。

简单来讲,能够用分数表达的数就是有理数,不能用分数表达的数就是无理数。

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