以下是证明π是无理数的五种方法:
方法一:反证法
假设π是有理数,设π=p/q,其中p和q是整数。
根据有理数的性质,我们可以得到:
p=q×π
因为π是正数,所以p也是正数。
然而,我们也可以得到:
p=π×q<q
这显然是矛盾的,因为一个正数不可能小于它本身。
因此,我们的假设是错误的,π不是有理数。
方法二:连分数法
我们知道:
π=3.1415926…
如果我们把这个数字写成连分数形式,可以得到:
π=3+1/(2929…)
其中2929…是一个循环小数。
然而,如果我们把这个分数展开,可以得到:
π=3+1/(10-1/9)=3+1/9+1/(9×9-1)=3+1/8+1/(8×8-1)=…
我们可以看到,这个连分数展开后,后面的数字总是在重复出现。因此,π不能表示成一个有理数。
方法三:通过正弦函数证明
我们知道正弦函数在0到90度范围内的值域是0到1。如果我们把正弦函数在0到90度范围内的所有值都取出来,可以得到一个数列:
0,sin(π/4),sin(π/3),sin(π/2)=1,sin(5π/4),sin(2π/3),sin(3π/2)=-1,sin(7π/4),sin(8π/3),sin(5π/2)=0,…
这个数列中出现了周期性,而且没有出现有理数。因此,π不能表示成一个有理数。
方法四:通过几何方法证明
我们知道圆的周长与直径之比就是π。如果我们画一个圆,那么它的周长和直径的比例就是π。我们可以用一个正方形来内接一个圆,这个正方形的边长就是圆的直径。由于正方形的面积是边长的平方,所以圆的面积就是边长的平方乘以π。然而,我们知道圆的面积是有理数(因为半径的平方是一个有理数),所以π也是一个有理数。然而,这显然是错误的,因为我们已经知道π是一个无理数了。因此,我们的假设是错误的,π不是一个有理数。
方法五:通过代数方法证明
我们知道e的平方等于2.71828…是一个无理数。如果我们把e的定义式展开,可以得到:
e=1+1/(1!)+1/(2!)+1/(3!)+…
我们可以看到这个级数是发散的,因此e是一个无理数。然而,e的平方也是发散的,因此e的平方也是一个无理数。因此,我们可以通过代数方法证明π是无理数。
无限不循环小数是无理数,数学中丌,e,√2,证明无理数的方法是假设它是有理数,然后根据有理数定义排斥它不是有理数,最后就是无理数,