毕达哥拉斯的弟子却发现正方形的边长与其对角线是不可公度的。即不论划分多小,都没有一个c可以均匀地分割正方形的边长和对角线。这就是第一个被发现的无理数√2。
建立在“任何两个量都是可公度”这一理论基础上的毕达哥拉斯学派数学大厦迅速崩坏,这一发现动摇了整数至高无上的地位,因为如果并非一切量都可公度,那么想要表示所有线段长度,光靠整数比就不够了。
他们处死了发现这个数的学生,但这抹杀不掉无理数的存在,越来越多的无理数被发现。
由于无理数的算术性质非常神秘,希腊人认为,最好完全回避采用数字的表达形式,而全神贯注于通过简明的几何体来表达量。就这样,开启了长达一千年的几何对算数绝对优势的希腊数学新篇章。
扩展资料
在公元前 6 世纪,受到毕达哥拉斯的影响,古希腊数学家们都认为,所有物理或几何的量都是一个整数或是整数的比值,称为“有理数”。
很快,他们意识到自己需要用到一些不同于有理数的数。 比如,我们可以用一个数与其自身相乘,得到它的平方;相反的运算可以得到平方根。但是,没有任何一个有理数是 2 的平方根;然而,边长为 1 的正方形的对角线正是这个值,记作 √2。
同样,为了用栅栏圈起一块 2 平方千米大的正方形场地,你要准确计算场地的周长,计算结果是 4√2 千米,这也是个无理数。一个直角边为 1 米和 2 米的直角三角形的斜边长为√5 米,这也是个无理数。( √5-1)/2 的值被用来定义最美的人体比例。
传统上,这是分割一段长度的最完美的比例,其定义方法是:较长部分与全长的比值等于较短部分与较长部分的比值——同样是个无理数。事实上,所有无理数与某一有理数进行加减乘除运算后得到的仍是无理数。
参考资料来源:百度百科-无理数
无理数是怎么发现的?这件事还要从公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派说起。
毕达哥拉斯学派的创始人是著名数学家毕达哥拉斯。他认为:“任何两条线段之比,都可以用两个整数的比来表示。”两个整数的比实际上包括了整数和分数。因此,毕达哥拉斯认为,世界上只存在整数和分数,除此以外,没有别的什么数了。
可是不久就出现了一个问题,当一个正方形的边长是1的时候,对角线的长m等于多少?是整数呢,还是分数?
根据勾股定理m2=12+12=2,m显然不是整数,因为12=1,22=4,而m2=2,所以m一定比1大,比2小。那么m一定是分数了。可是,毕达哥拉斯和他的门徒费了九牛二虎之力,也找不出这个分数。
边长为1的正方形,它的对角线m总该有个长度吧!如果m既不是整数,又不是分数,m究竟是个什么数呢?难道毕达哥拉斯错了,世界上除了整数和分数以外还有别的数?这个问题引起了毕达哥拉斯极大的苦恼。
毕达哥拉斯学派有个成员叫希伯斯,他对正方形对角线问题也很感兴趣,花费了很多时间去钻研这个问题。
毕达哥拉斯研究的是正方形的对角线和边长的比,而希伯斯却研究的是正五边形的对角线和边长的比。希伯斯发现当正五边形的边长为1时,对角线既不是整数也不是分数。希伯斯断言:正五边形的对角线和边长的比,是人们还没有认识的新数。
希伯斯的发现,推翻了毕达哥拉斯认为数只有整数和分数的理论,动摇了毕达哥拉斯学派的基础,引起了毕达哥拉斯学派的恐慌。为了维护毕达哥拉斯的威信,他们下令严密封锁希伯斯的发现,如果有人胆敢泄露出去,就处以极刑——活埋。
真理是封锁不住的。尽管毕达哥拉斯学派教规森严,希伯斯的发现还是被许多人知道了。他们追查泄密的人,追查的结果,发现泄密的不是别人,正是希伯斯本人!
这还了得!希伯斯竟背叛老师,背叛自己的学派。毕达哥拉斯学派按照教规,要活埋希伯斯,希伯斯听到风声逃跑了。
希伯斯在国外流浪了好几年,由于思念家乡,他偷偷地返回希腊。在地中海的一条海船上,毕达哥拉斯的忠实门徒发现了希伯斯:残忍地将希伯斯扔进地中海。无理数的发现人被谋杀了!
希伯斯虽然被害死了,但是无理数并没有随之而消灭。从希伯斯发现中,人们知道了除去整数和分数以外,还存在着一种新数,2就是这样的一个新数。给新发现的数起个什么名字呢?当时人们觉得,整数和分数是容易理解的,就把整数和分数合称“有理数”;而希伯斯发现的这种新数不好理解,就取名为“无理数”。
有理数和无理数有什么区别呢?
主要区别有两点:
第一,把有理数和无理数都写成小数形式时,有理数能写成有限小数或无限循环小数,比如4=4.0,0,45=8,13=0.333……而无理数只能写成无限不循环小数,比如2=1.4142……根据这一点,人们把无理数定义为无限不循环小数。
第二,所有的有理数都可以写成两个整数之比;而无理数却不能写成两个整数之比。根据这一点,有人建议给无理数摘掉“无理”的帽子,把有理数改叫“比数”,把无理数改叫“非比数”。本来嘛,无理数并不是不讲道理,只是人们最初对它不太理解罢了,利用有理数和无理数的主要区别,可以证明2是无理数,使用的方法是反证法。
证明2是无理数。
证明:假设2不是无理数,而是有理数。
既然2是有理数,它必然可以写成两个整数之比的形式:
2=pq
又由于p和q有公因数可以约去,所以可以认为pq为既约分数。
把2=pq两边平方,得:2=p2q2
即2q2=p2
由于2q2是偶数,p必定为偶数,设p=2m
由2q2=4m2
得q2=2m2
同理q必然也为偶数,设q=2n。
既然p和q都是偶数,它们必有公因数2,这与前面假设pq是既约分数矛盾。这个矛盾是由假设2是有理数引起的。因此2不是有理数,而应该是无理数。
无理数可以用线段长度来表示。下面是在数轴上确定某些无理数位置的方法,其中2,3,5……都是无理数。具体做法是:
在数轴上,以原点O为一个顶点,以从O到1为边作一个正方形。根据勾股定理有:
OA2=12+12=2
OA=2
以O为圆心,OA为半径画弧与OX轴交于一点,该点的坐标为2,也就是说在数轴上找到了表示2的点;以2点引垂直于OX轴的直线,与正方形一边的延长线交于B,同理可得OB=3,可在数轴上同法得到3。还可以得到5,6,7,等等无理数点。
也可以用作直角三角形的方法,得到表示,2,3,5等无理数的发现。
有理数与无理数合称实数。初中阶段遇到的数都是实数。今后还要陆续学到许多无理数,如e,sin10,log10等等。
毕达哥拉斯多弟子却发现正方形的边长与其对角线是不可公度的。