1.有理、無理數溯源:
把整數和分數叫做有理數,據有人考證,倒是由於一開始翻譯時的訛誤。
原來有理數中的有理一詞,英文是Rational。這個詞本來有兩個含意,其一是比,其二是合理。照數學上的原義,分數可以表成兩整數之比,把有理數叫做比數是很確切的。可是,日本學者在十九世紀翻譯西方的數學書時,把這個詞譯成了有理數,日本語言中是用了很多漢字的。
後來,在中日文化交流中,中國又從日本引進了有理數和無理數這兩個詞,長期應用到現在,沒法改,也不必改了。
2.
不是有理數的發現:
不是有理數,這個事實是比歐基里得更早一些的畢達哥拉斯(Pythagoras,公元前500年左右)學派的人們發現的。
畢達哥拉斯學派有一個基本觀點,叫做萬物皆數。在他們的心目中,數就只有正整數,而且正整數也就是組成物質的基本粒子---原子。因此他們認為,一切量都可以用整數或整數的比來表示。他們覺得,一條線段就好比一串珍珠,這珍珠就是一個一個的點,不過幼小又多罷了。按這種看法,兩條線段長度的比,就應當是可以用整數之比來表示的了。
據說,畢達哥拉斯學派的一個青年人,叫做希勃索斯(Hippasus,公元前五世紀左右)的,第一個發現了正方形的邊和對角線長度之比不能用整數之比來表示。用現在的話說,就是
不是有理數。這個發現直接和畢達哥拉斯學派的錯誤信條萬物皆數相觝觸。使這個學派的許多人大為惶恐和惱怒。據傳說,希勃索斯在海船上向學派的其他成員講述這個發現時,受到了激烈的反對。由於他堅持自己所發現的真理,竟被拋入海中淹死了。
3.
表示2的正平方根:
用來表示平方根,是十六世紀由解析幾何的創始人笛卡兒(Descartees,1596-1650)首先採用的,那時,離
的被發現已有兩千年,不少數學者已開始承認像
這類不能用分數表示的數了。
4.
是無理數的證明:
是人類最早發現的無理數之一。早在公元前500年左右,人們就會證明
是無理數了。
證法一 :
用反證法證明。先假設
是有理數,如果從這一假設出發推出矛盾,便說明這個假設錯了,即
不是有理數。
若
是有理數。由於有理數只包含正、負整數、正、負分數和0,而
>0,故必然有兩個正整數n、m,使
=
,而且n和m沒有大於1的公約數,即互質。根據
的定義,有
=(
)2=2,
也就是
n2=2m2
……..(2)
這個式子右端是偶數,故左端的n2也是偶數,因而n是偶數,n=2k,於是得4k2=2m2,即2k2=m2。這推出m是偶數,這說明n和m有大於1的公約數,與假設相矛盾。
這個證明還可以說的更簡單些:不必假定n和m沒有大於1的公約數。直接觀察(2)式,它的右端所含2的因數有奇數個,而左端含2的因數又為偶數個,這就有了矛盾。
證法二:
仍用反證法證明。設
=
,n和m都是正整數,而且沒有大於1的公約數。由(2)式n2=2m2,在十進制下,整數的平方的個位數字只能是0、1、4、5、6、9中之一,二倍之後只能是0,2,8之一。所以(2)式左端的個位數字是0、1、4、5、6、9中之一,而右端末位數字是0、2、8中之一。即兩端的個位都是0,這說明n和m有公因數5,於是推出了矛盾。
上面介紹的第一個證法,曾出現在兩千多年前希臘幾何學家歐基里得(Euclid,公元前300年左右)所寫的幾何原本一書中。這說明早在兩千年前,人們就知道
不是有理數,而且會用反證法來進行邏輯推理了。