无理数的定义?为什么会存在无理
发布时间: 2023-07-18

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无理数的定义

无理数是指除有理数以外的实数,当中的“理”字来自于拉丁语的rationalis,意思是“理解”,实际是拉丁文对于logos“说明”的翻译,是指无法用两个整数的比来说明一个无理数。定义:在数学中,无理数是所有不是有理数字的实数,后者是由整数的比率(或分数)构成的数字。当两个线段的长度比是无理数时,线段也被描述为不可比较的,这意味着它们不能“测量”,即没有长度(“度量”)。无理数是在实数范围内不能表示成两个整数之比的数。简单的说,无理数就是10进制下的无限不循环小数,如π、√2等。扩展资料历史:传说中,无理数最早由毕达哥拉斯学派弟子希伯斯发现。他以几何方法证明√2无法用整数及分数表示。而毕达哥拉斯深信任意数均可用整数及分数表示,不相信无理数的存在。后来希伯斯触犯学派章程,将无理数透露给外人,因而被扔进海中处死,其罪名竟然等同于“渎神”。无理数集:无理数集是不可数集(因有理数集是可数集而实数集是不可数集)。无理数集是个不完备的拓扑空间,它是与所有正数数列的集拓扑同构的,当中的同构映射是无理数的连分数开展。因而贝尔纲定理可以应用在无数间的拓扑空间上。

为什么会存在无理数

有理数在英语中是rational number,rational通常的意义是“理性的”。近代翻译西方科学著作,依据日语中的翻译方法,把它译成了“有理数”。其实这个词来源于古希腊,词根ratio是比例的意思。所以说更让我们理解的翻译方法叫做比例数(有理数),非比例数(无理数)。

数的扩展

自然数

人类最早认识的数是0、1、2、3、4、5……这就是我们所熟悉的自然数。

整数

自然数对于加法和乘法是封闭的,减法就不一定了,比如说,1-2等于多少。 通过减法将数扩展到整数。在整数范围内,对于加法、减法、乘法是封闭的。

比例数(有理数)

通过对整数进行除法,数扩展到了比例数(有理数,将整数及0可以视为一种特殊的分数)

非比例数(无理数)

有理数具有稠密性,但有理数却不是完备的,也就是说有理数有空隙,无理数则填补了这个空隙。

实数

所谓的实数就是有理数及无理数,之前讲过戴德金分割。如果对实数进行分割的话,只会出现前两种情形,意思就是实数具有完备性。
实数的连续性与完备性是等价的,学过数学分析的人都知道:实数的连续性定理(确界存在定理),推出单调有界数列收敛定理,再推出闭区间套定理,再推出Bolzano-Weierstrass定理,再推出Cauchy收敛原理。 Cauchy收敛原理表明,由实数构成的基本数列必存在实数极限,这一性质被称为实数的完备性。 还可以证明实数系的完备性,也包含了实数系的连续性。也就是说,实数的完备性与连续性是等价的。

毕达哥拉斯学派

毕达哥拉斯的个重大发现就是毕达哥拉斯定理,根号2引发了第一次数学危机。这次数学危机持续了很长时间,直到柯西、微尔斯特拉斯、戴德金等人的杰出工作才算是彻底解决。可以这么说吧,毕达哥拉斯定理只是无理数产生的一个契机,其根源在于人类的理性思考。

无理数有哪些

无理数有三种:

(1)π,也就是3.1415926…………这类的,只要和π有关系的基本上都是无理数了。

(2)开方开不尽的数。这里“开方开不尽的数”一般是指开方后得到的数,而不是字面解释的那个意思。例如根号2,三次根号2……

(3)还有一种就是这类的:例如:0.101001000100001……,它有规律,但是这个规律是不循环的,每次都多一个0,发现了没。它是无限不循环小数。这个也是无理数。

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。 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。无理数的另一特征是无限的连分数表达式。无理数最早由毕达哥拉斯学派弟子希伯索斯发现。

数学中π是什么数

π是一个希腊字母!用来表示圆的周长与直径的比值!

π是一个在数学及物理学中普遍存在的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比。是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。 在分析学里,π可以严格地定义为满足sin x = 0的最小正实数x。

π是一个无理数,即无限不循环小数。在日常生活中,通常都用3.14代表圆周率去进行近似计算。而用十位小数3.141592654便足以应付一般计算。即使是工程师或物理学家要进行较精密的计算,充其量也只需取值至小数点后几百个位。

随手画一条直的线,它的长度最有可能是有理数还是无理数

这个问题本身就是一个很有争议的话题,但是如果站在数学的角度上考虑,这个问题却是有确切的答案的。随手画的直线长度是无理数的可能性更大些。

首先我们可以假设这里的随意画出的线段长度是随机性的,你可以画出长度为10的线段,也可以画出长度为π的,完全不收任何因素影响。那么这个问题就转变成在所有的实数中(因为线段的长度总是一个实数,不可能是虚数。)是有理数多还是无理数多?

有人会问,这个无理数和有理数之间还可以比数量多少?这个真的可以!

1874年,德国数学家康托尔发表论文证明了一个惊人的结论,他利用创立的对角线法则证明了,所有的整数和有理数是一一对应的,而实数不能与整数一一对应。何为一一对应?

比如,小明和小白手里都藏着很多张牌,他们却并不会数数,那有什么方式来验证他们手中谁的牌更多呢?由于他们的数学水平实在太差,他们想了好久终于想到了一个很好的方法。那就是每次每人抽一张,放在一起,然后再抽一张,直到谁手中没有牌了,那么手中还有牌的人牌就是最多的。这是当然是显而易见的笨办法。

上面每次都会从小明小白手中各取一张,我们就可以理解成一一对应。假如他们两个手中的牌刚刚可以完全对应结束,那么他们手中的牌数量就是一样多的。这是一个显而易见的结论,通常情况下,在有限张牌的情况下,这是一个很容易接受的概念。但是如果小明小白手中的牌是无限个,恐怕就不一定有人敢下这样的结论了。

康托尔证明了,有理数可以与所有整数一一对应,同时,偶数也可以和所有整数相对应,奇数也可以和所有整数相对应。等等,偶数能和整数相对应,那不就是说偶数的个数和有理数是一样多的?是的,很反常,但是这是经过理论严格证明的。

同时康托尔也证明了另外一个重要结论:有理数都是可数的,而实数不可数。所以,实数无法与有理数一一对应,因为实数的数量要远远多于有理数。也就是说,你在随意画一条线,如果真的有某种方法可以精确测量这条线的长度,那么这里的长度几乎全部是无理数。

顺便说一句,康托尔当年提出的集合论遭到了很大争议,康托尔本人甚至一度因为遭受的非议太多,而精神都出现过问题。好在数学界最后拨乱反正,集合论成为了现代数学的基础理论。

希尔伯特用坚定的语言向他的同代人宣布:“没有任何人能将我们从康托尔所创造的伊甸园中驱赶出来”。

无理数是什么数

无理数相对于有理数(即我们从幼儿园到小

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