无理数是无限小数对吗
无限小数是无理数无理数是无限小数哪个正确?
无限小数包括无限循环小数和无限不循环小数
无限不循环小数就是无理数
而无限循环小数是有理数
所以无限小数不一定是无理数
所以 无理数是无限小数正确
无理数是确定的数吗?如果确定,小数位为啥无穷尽呢?
从哲学上来看,矛盾是无处不存在的,即便以确定无疑著称的数学也不例外。数学中有大大小小的许多矛盾,例如正与负、加与减、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。在整个数学发展过程中,还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷、连续与离散、存在与构造、逻辑与直观、具体对象与抽象对象、概念与计算等等。
在数学史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。当矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就会产生数学危机。而危机的解决,往往能给数学带来新的内容、新的发展,甚至引起革命性的变革。无理数的发现,引起了第一次数学危机。
希帕索斯的冤案,无理数的诞生在古希腊,有一位了不起的数学家,叫做毕达哥拉斯。他创办了一所学院“毕达哥拉斯学院”,教导了众多的学生,从而形成了“毕达哥拉斯学派”。他认为:“数是世界的生存法则,是主宰生死的力量”,因而,他们像崇拜上帝一样重视并推崇数学。
面对毕达哥拉斯提出的“数只有整数和分数”,他的学生希帕索斯疑惑:边长为1的正方形,它的对角线为什么不能用整数之比来表达 ?
作为他的老师,毕达哥拉斯大为吃惊,“新数”的提出推翻了毕达哥拉斯学派的理论,动摇了当时希腊人所持有的“一切量都可以用有理数表示”的信仰。
为了维护学派威信,他们严封帕索斯的发现,但是“纸是包不住火的”。该发现还是被许多人知道,学派“忠实粉”追查出是帕索斯后,认为其背叛老师,违背信仰,他们残忍地将帕索斯扔进了地中海。
为了纪念他,人们就把希帕索斯发现的这个矛盾,叫做希帕索斯悖论,发现的“新数”称为“无理数”。正如后人所说的,“发现无理数的人可以被消灭,无理数本身却不能被杀戮”,
此外,这场“冤案”的出现,证明直觉和经验不一定靠得住,推理证明才是可靠的。至此以后,希腊人开始由重视计算转向重视推理,由重视算术转向重视几何学,并建立几何公理体系。
无理数小数表示的无穷性要写出一个无理数,需要将它的所有小数罗列出来。然而,这个数列的一个鲜明特点就是无穷性:如果数列是有穷的或是无限循环的, 就证明这个无理数可以被写成两个整数的比,那么这就应当是一个有理数。
无穷性的特点只体现在小数的书写中,但是它说明了一个事实:这些数字的确是一个无穷过程的结果。假设我们想确认两个无理数是否相等, 那就必须将两个无理数的小数一位一位地比较----这将是一个无止境的工作。
对无理数的所有运算得到的结果都是无理数。无理数既是有穷的也是无穷的,这取决于我们的思考角度:从长度角度来说,线段是有穷的;但从构成线段的点的数量角度来说,线段又是无穷的。
1837年,数学家Gustav Lejeune Dirichlet发现,只要你对误差不太在意,就很容易找到无理数的近似值。他证明了对于每一个无理数来说,都存在无穷多个分数与这个数字相近。
1941年,物理学家Richard Duffin和数学家Albert Schaeffer提出了一个简单的猜想来回答这些问题。当要对无理数进行近似时,首先要选一个无限长的分母序列,这可以是一个任意数的列表,比如所有奇数、所有偶数、所有10的倍数,或者所有质数等等的序列。因此,在Duffin-Schaeffer猜想中含有一个专门用来计算每个分母可以给出的唯一分数(最简分数)的数量的项,这个项被称为欧拉函数。
但直到到十九世纪下半叶,实数理论建立后,无理数本质被彻底搞清,无理数在数学中合法地位的确立,才真正彻底、圆满地解决了第一次数学危机。 实数理论的建立,则有赖于微积分的发展,因为,微积分是建立在极限运算基础上的变量数学,而极限运算,需要一个封闭的数域。无理数正是实数域连续性的关键。变量数学独立建造完备数域的历史任务,终于在19世纪后半叶,由魏尔斯特(Weierstrass),戴德金(R.Dedekind)、康托(G.Cantor)等人加以完成了。
1872年,是近代数学史上最值得纪念的一年。这一年,克莱因(F.Kline)提出了著名的“埃尔朗根纲领”(Erlanger Programm),魏尔斯特拉斯给出了处处连续但处处不可微函数的著名例子。也正是在这一年,实数的三大派理论:戴德金“分割”理论;康托的“基本序列”理论,以及魏尔斯特拉的“有界单调序列”理论,同时在德国出现了。实数的三大派理论本质上是对无理数给出严格定义,从而建立了完备的实数域。实数域的构造成功,使得两千多年来存在于算术与几何之间的鸿沟得以完全填平,无理数不再是“无理的数”了,古希腊人的算术连续统的设想,也终于在严格的科学意义下得以实现。
无理数可数吗?或者说实数可数吗?答案是:NO
康托尔运用对角线法来论证这一点,证明过程很短,却堪称精妙绝伦!(妈妈问我为何跪下看书系列)
考虑整个实数集是否可数,我们先考虑0-1之间的所有实数是否可数。假设存在某种规则能够列出0-1之间的所有实数:
0.1598545445……
0.6589745454……
0.5968974132……
0.9887946456……
0.3521587487……
0.1659842412……
……
以上的数随便写的,此时康托尔问,0.267865……在什么位置?
这个数是怎么取的呢?取第一个数的第一位小数加1,取第二个数的第二位小数加1,取第三个数的第三位小数加1,取第四个数的第四位小数加1……,也就是上面数中加粗的数字加1。
假如0.267865……在第n个位置上,则它的第n位小数应该等于第n个数(也就是它自身)的第n位小数加1。
简单说,这个数的第n位小数等于它本身第n位小数加1。显然这是不可能存在的!
所以不存在任何一种方法能够把0-1之间所有的实数全部列举出来,当然也不可能存在一种方法能够把全体实力列出来。
像这样的无穷称为不可数无穷,不管你承认还是不承认,同样是无穷,也能分出不同种类。无理数集、实数集称为不可数集。
在数轴上任取一段线段,由这些连续着的点构成的集合均为不可数集,又称连续统。基数记为c。既然已经明确了有理数代表着可数无穷,而无理数则代表着不可数无穷,那可数与不可数到底谁更多呢?换句话说,0与c谁更大呢?
事实上,从概率的角度来看,在数轴上任取一点,取到有理数的概率为0。无理数是无限不循环小数,有理数包含整数、有限小数和无限循环小数,我们可以把整数和有限小数看成后面的小数位均为0的数,举个例子,1.8=1.800000……,后面的小数位都是0。
现在我们给一个数填充小数位,有无数个小数位需要我们填充,而填充的数字都是随机取的,所以说都取0或者说取到一列循环数的概率为0。借助于这样一个想法,无理数不仅比有理数多,而且多得多!
怎么样能够比无穷还要多?对于集合{1},它有两个子集:空集、{1},子集组成的集合的基数为2^1;对于集合{1,2},它有四个子集空集、{1}、{2}、{1,2},子集组成的集合的基数为2^2,以此类推,若一个集合的基础为n,则其子集构成的幂集基数是2^n。
那如果原集合的基数是0呢?
事实上,康托尔已经证明出,c=2^0,这里的0是无穷大的,所以能想象c有多大吗?
康托尔所做的事情不止于此,他还猜想,在0和c之间不存在其他的无穷,即在0后的下一个无穷量便是c,即c=1(1即0后一个无穷量),这就是著名的“连续统假说”。1900年世界数学家大会上,希尔伯特把这个问题排在了20世纪23大有待解决的重要数学问题之首。
说简单点,任何数在实数数域上都是唯一确定的,只不过有理数的小数部分是循环的,无理数不循环而已。
从无理数和有理数的分布上看,在数轴上,无理数的个数是不可数的,有理数的个数是可数的,无理数的可数性由黎曼最早证明;这个性质在某种程度上说明了无理数远远多于有理数,如果我们在数轴上随机选取一点,那么这点对应的数几乎肯定是无理数。
结语由于第一次数学危机的发生和解决,希腊数学则走上完全不同的发展道路,形成了欧几里得《原本》的公理体系与亚里士多德的逻辑体系,为世界数学作出了另一种杰出的贡献。
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