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无理数发现(√2)

约前500 | 毕达哥拉斯学派代数·数论突破

1 1 √2 √2 不可通约:斜边 ∶ 腰 ≠ 整数比
单位正方形对角线 √2 不可通约

知识/定理

$\sqrt{2}$ 无理:不存在整数 $p,q$ 使 $\sqrt{2}=p/q$,即等腰直角三角形斜边与腰不可通约。

公式

$(\frac{p}{q})^2=2$ 无整数解($p,q$ 互素)。

证明思路

反证法(归谬):设 $\sqrt{2}=p/q$ 为最简分数 ⇒ $p^2=2q^2$ ⇒ $p$ 为偶、$p=2k$ ⇒ $2k^2=q^2$ ⇒ $q$ 也为偶,与 $p,q$ 互素矛盾。

应用/例子

正方形对角线长度不可度量;几何作图中存在不可公度的量。

意义/影响

动摇了「万物皆数(皆整数比)」的信念,引发数学史上第一次基础危机,倒逼欧多克索斯比例论与穷竭法。

所属:二 古希腊与希腊化 | 难题证明状态 ↔ 数学难题编年