1樓:Honest168
分享乙個我新學到的證法,雖然同樣是利用反證法,但和最高贊的方法有些許差別。
利用反證法。若 為有理數,則可設
對於 ,有
設 為 的整數部分,則有
若 ,則
但 和 相衝突,
故 為無理數,
證畢。創造這個證明法的是讓·巴普蒂斯·約瑟夫·傅利葉,題主感興趣的話可以去查一下這個人的生平和該證明法的背景。
2樓:cuthead
e的公式有兩個,乙個是e=(1+1/x)^x,乙個是e=1+1+1/2!+1/3!+1/4!……,這兩個式子的結果在2.7的地方收斂
3樓:我本非凡的老金
這裡我們給出乙個超越性的證明(證明源自Hermite,1873),從而直接說明e既是無理數又是超越數。
考慮積分:
使用分部積分,再乘上 ,可以得到:
這裡的兩個積分形式是一樣的,只是 換成了 ,所以現在令:
同時,假設是乙個多項式,於是上面的函式 便是乙個有限的多項式。
對於最上面的那個積分,重複使用分部積分,用 可以表示為:
現在假設e是乙個代數數。根據定義,我們應有乙個(整係數)多項式,使得:
利用等式(*),我們可以得出:
等式右邊的第一項為0,所以
注意,這時我們的等式(**)依然對所有多項式 成立。
這個證明的關鍵在於,現在我們要選取乙個合適的 ,使得左邊是乙個非零整數,但右邊又很小(小於1),於是得出乙個矛盾。
現在令:
其中 是乙個質數。令:
那麼,對於(**)的左邊,
這裡的 , 和 都與p無關。因為階乘比指數增長得快,我們可以選擇乙個足夠大的 使得不等式的右邊小於1。
要證明(**)的右邊是非零整數,首先考慮 的情況。先對 用泰勒展開,
如果 , ,所以通過對比兩邊的係數,我們得到:
所以 是個整數。現在令 n" eeimg="1"/>且 \left| a_0\right|" eeimg="1"/>。
因為 是乙個質數,它將不存在於 中,那麼 不是乙個 的倍數,而對於更高階的導數,通過對比係數,
因為 p" eeimg="1"/>,所以 是整數,且是p的倍數。由此, 是乙個整數。
同樣地,我們通過進行泰勒展開也可以證明對於 , 都是整數(而且是 的倍數)。
那麼, 可以是0嗎?答案是不能。因為 不是 的倍數,而其他 都是,這迫使 成為 的倍數,而這當然是不可能的
(至於為什麼超越數一定是無理數。。留作習題吧)
4樓:Hilbert
關於e是無理數的證明,可以用反證法。
如果e是有理數,則可以表示成為兩個互質的整數的商,即:e=p/q,其中p,q都是大於1的正整數。於是
p/q=e=1+1/1!+1/2!+1/3!+...+1/q!+1/(q+1)!+1/(q+2)!+...
將上式整理一下,得到
q!(p/q-1-1/1!-1/2!-...-1/q!)=1/(q+1)+1/((q+1)(q+2))+1/((q+1)(q+2)(q+3))+...
很顯然,這個式子的左端是乙個整數,而對右端的式子,有
0<1/(q+1)+1/((q+1)(q+2))+1/((q+1)(q+2)(q+3))+...
<=1/(q+1)+1/((q+1)(q+2))+1/((q+2)(q+3))+...
=1/(q+1)+1/(q+1)-1/(q+2)+1/(q+2)-1/(q+3)-...
=2/(q+1)<1
匯出矛盾來了,所以e 是有無理數。
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