从上一节的图示可以看到,点与点之间还是有空隙的,或者说有理数之间还有空隙。这是否意味着还有别的数?
是的,还有别的数。这些不是有理数的数,我们就称为无理数(Irrational Number)。下面是进一步的解释。
古希腊的哲学家、数学家毕达哥拉斯(希腊语:Πυθαγόρας,前570年-前495年)认为世间的数都是有理数:
直到他的门徒希帕索斯发现边长为 1 的正方形的对角线长度不是有理数:据说他因为这个发现,破坏了毕达哥拉斯的权威,被人丢进海里淹死了。
希帕索斯是用反证法来证明不是有理数的。假设是有理数,那么必然可以写作两个互质的正整数(即两者的公因数只有 1 )、之比:
将两边平方后可推导出:
所以可以设(为某整数),继续上面的推导:
、都是偶数,与两者互质的假设矛盾,所以不是有理数。
既然不是有理数,那就只能被称为无理数(Irrational Number)。这也是第一个被发现的无理数。
很容易证明有无限多个无理数,比如是无理数,那么也是无理数。以及还可以证明存在的各种无理数,比如 e 和 π。
所有的无理数在一起就构成了无理数集(Irratinal Number Set),可以用符号来表示。这里没有给出无理数集的严格形式,是因为相关知识已经远远超出本课程的范畴。
练习题
无理数加上无理数,是否依然为无理数
是
不是
不一定
答案是不一定的。比如两个下面这两个无理数之和依然为无理数:
而下面两个无理数之和是有理数: