趣味數學討論:2立方根是有理數

2020-12-17 電子通信和數學

如果一個立方體的體積是另一個立方體的2倍,如下圖第一個立方體積是1,第二個立方體積就是2,那麼第二個立方體邊長就是2的立方根,問題是你用尺規作圖能作出這個立方根嗎?這就是著名的「倍立方問題」也是有理數和無理數問題的探討

首先我們肯定能作出任意整數的加減乘除,甚至開根號都可以做出來。假設2的立方根也可以做出來,所以它就可以寫成A/B的形式,這是數學上的常用假設方法,因為尺規作圖只能在加減乘除,開根號的框架下才能成立。

這個A/B的結果可以是如下圖的形式,包含有理數a,b,還包含根號,這裡的根號7是任意平方根,你也可以寫根號2,根號3等等。總之這個式子包含所有有理數

我們即將證明2的立方根是否真的可以寫成如下的等式形式,如果完全按可以,則尺規作圖成立,我們的猜測成立,我們假設

也就是說,這個有理數的三次方等於2,那麼它的共軛複數的三次方肯定也是2,你能理解嗎,想一想?如果不理解請忽略,繼續往下看,不影響你更深層次的思考。

如果不考慮複數,那這個方程只有1個解,因為是3次方且等於一個整數,這就意味著b必須等於0

這樣根號7就沒了,有理數a就是方程的解

這樣的推論就是2的立方根就必須是有理數。

從文中的所有敘述得到2的立方根是有理數,但你有很明白這是在胡說八道。問題在哪裡呢,請給出你的理解方式來探討。

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