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數(shù)學(xué)心

第三百七十一章 林德曼證明π是無(wú)理數(shù)(超越數(shù))

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 885 2020-12-04 06:12:08

  以前的人計(jì)算圓周率,是要探究圓周率是否是循環(huán)小數(shù)。

  自從1761年Lambert證明了圓周率是無(wú)理數(shù)。

  蘭伯特知道了麥克勞林級(jí)數(shù),表示出了正弦和余弦的無(wú)窮級(jí)數(shù)的表達(dá)式子。

  蘭伯特就知道了正切就是正弦比余弦,那么正切的無(wú)窮級(jí)數(shù)也可以表示出來(lái)了。

  用了很久的時(shí)間,蘭伯特寫(xiě)出了正切的表達(dá)式,這是一個(gè)有趣的連分式。

  同時(shí)蘭伯特認(rèn)為,如果四分之π的正切值等于一,那么此中的x就是無(wú)理數(shù)無(wú)疑了,也就是四分之π就是無(wú)理數(shù),那么π就是無(wú)理數(shù)了。

  林德曼在1882年解決了一個(gè)關(guān)于π的重要問(wèn)題時(shí),證明了π是一個(gè)“超越”數(shù),即π不可能是代數(shù)方程(一個(gè)僅含x的指數(shù)項(xiàng)的方程)的解。

  林德曼用反證法,假設(shè)π,也就是πi是一個(gè)多項(xiàng)式方程的一個(gè)解,他把n次的標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式轉(zhuǎn)化成每一項(xiàng)都是e指數(shù)加1這種形式,如果有πi這個(gè)解的話,這個(gè)多項(xiàng)式就是0,這是因?yàn)闅W拉方程的緣故。

  使用了域論的知識(shí),證明里面每個(gè)解有理組合后的值是有理數(shù),就說(shuō)明沒(méi)有πi這個(gè)解。

  通過(guò)解決這個(gè)難題,林德曼給出了“化圓為方”這一問(wèn)題的結(jié)論,此問(wèn)題為:給定一個(gè)圓,如何利用一對(duì)圓規(guī)和直尺,構(gòu)造一個(gè)和它面積一樣的正方形。林德曼最后證明了,這個(gè)問(wèn)題是不可能做到的。

  因此,“化圓為方”問(wèn)題僅用直尺和圓規(guī)是無(wú)法完成的。

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