《欧几里得》
第44节

作者: 白发渔樵V
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  “p是偶数的话,p2(p的平方)就可以被4整除。约掉等式右边的一个2,可以看出q2(q的平方)也是偶数,即q是偶数…”网友说。
  “这样,p是偶数,q也是偶数…那么p和q就还可以继续约分…与我们的假设矛盾…”网友接着说。
  “根号2是无理数,我们证明到了。根号3呢?根号5呢?…”网友继续说。
  “你可能偶尔看到过,Theodorus(通常译为西奥多罗斯)曾证明它们也是无理数。但Theodorus试图证明17的平方根是无理数时却没有继续证下去了…”网友最后说。
  …根:1.高等植物的营养器官,能够把植物固定在土地上,吸收土壤里的水分和溶解在水中的养分,有的根还能贮藏养料。2.事物的本原;人的出身底细:祸~。寻~。从~儿上解决问题。知~知底…
  …平方根:如果一个数的平方等于a,那么这个数就是a的平方根,也叫做a的二次方根。例如:5×5=25,5就是25的平方根…
  “你可以在网上看到,Theodorus对数学的贡献之一就是‘证明了3到17的非平方数的根是无理数’。这给后人留下了一个疑问:怪了,为什么证到17就不证了呢?…”网友说。
  …平方数(或称完全平方数):指可以写成某个整数的平方的数,即其平方根为整数的数。例如,9 = 3 × 3,9是一个平方数…

  ““你可以在网上看到,Theodolites(通常译为西奥多罗斯)对数学的贡献之一就是‘证明了3到17的非平方数的根是无理数’。这给后人留下了一个疑问:怪了,为什么证到17就不证了呢?…”网友说。
  请看下集《欧几里得91、西奥多罗斯为什么证到17就不证了呢?》”
  欧几里得91、西奥多罗斯为什么证到17就不证了呢?
  “你可以在网上看到,Theodolites(通常译为西奥多罗斯)对数学的贡献之一就是‘证明了3到17的非平方数的根是无理数’。这给后人留下了一个疑问:怪了,为什么证到17就不证了呢?…”网友说。
  “一位俄国的数学历史家‘猜’到了原因…”网友接着说,“他猜测,当时Theodorus就是用类似上面的方法(见《欧几里得91》)证明的…比如,要证明根号x不是有理数,于是设√x=p/q…得p2=xq2(p的平方=x·q的平方)…”
  “我们已经证过x=2的情况了,剩下来的质数都是奇数。如果x是奇数且p/q已经不能再约分,那么显然p和q都是奇数…”网友继续说。
  …
  x是奇数且p/q已经不能再约分(x、p、q是正整数),则p和q都是奇数。

  证明如下:
  设:q是偶数
  ∵ p2=xq2(p的平方=x·q的平方),偶数的平方是偶数
  ∴ q2(q的平方)是偶数
  ∴ xq2(x·q的平方)是偶数(正整数乘以偶数,结果还是偶数)
  ∵ p2=xq2(p的平方=x·q的平方)
  ∴ p2(p的平方)是偶数

  ∴ p是偶数(正整数中,只有偶数的平方是偶数,没有其它可能)
  ∴ p、q都是偶数。
  p、q都是偶数,这与“p/q已经不能再约分”矛盾。
  “q是偶数”违反了矛盾律(见《欧几里得82》),根据人们对“错误”的定义(见《欧几里得82》),“q是偶数”是错的。
  根据排中律(见《欧几里得80、81》),“q是偶数”是错的,那么它的反命题—q是奇数就是对的。
  ∴ q是奇数
  ∴ q2(q的平方)是奇数(奇数的平方是奇数)
  ∵ x是奇数
  ∴ xq2(x·q的平方)是奇数(奇数乘以奇数结果还是奇数)
  ∵ p2=xq2(p的平方=x·q的平方),xq2(x·q的平方)是奇数

  ∴ p是奇数(正整数中,只有奇数的平方是奇数,没有其它可能)
  …
  “一个奇数2n+1的平方应该等于4(n2+n)+1—4×(n的平方+n)+1,即8·n(n+1)/2 + 1…”网友最后说。
  …奇数可以表示成2n+1(n为整数),见《欧几里得11》;(2n+1)的平方=(2n+1)×(2n+1)=4n的平方+2n+2n+1=4n的平方+4n+1=4(n的平方+n)+1=4n(n+1)+1= 8·n(n+1)/2 + 1
  “其中n(n+1)/2肯定是一个整数…”网友说。
  …
  奇数2n+1的平方=8·n(n+1)/2 + 1,n(n+1)/2是一个整数。
  证明:
  ∵ n,n+1为连续自然数
  ∴ n,n+1为一奇一偶
  ∴ n(n+1)是偶数(奇数乘以偶数得偶数)
  ∴ n(n+1)能被2整除
  ∴ n(n+1)/2是整数

  …
  “如果p=2k+1,q=2m+1,把它们代进p2=xq2(p的平方=x·q的平方),有8[k(k+1)/2–xm(m+1)/2]=x-1…”网友接着说。
  …p=2k+1,q=2m+1,代入p2=xq2(p的平方=x·q的平方)得:(2k+1)2=x(2m+1)2(【2k+1】的平方=x·【2k+1】的平方)
  (2k+1)2=x(2m+1)2两边化简:
  4k2+4k+1=x(4m2+4m+1)

  8·k(k+1)/2 + 1=x[8·m(m+1)/2 + 1]
  8·k(k+1)/2 + 1=x·8·m(m+1)/2 + x
  两边同时减1:
  8·k(k+1)/2 =x·8·m(m+1)/2 + x-1
  两边同时减x·8·m(m+1)/2 :
  8·k(k+1)/2-x·8·m(m+1)/2=x-1
  提取公因式:
  8[k(k+1)/2–x·m(m+1)/2]=x-1
  “…
  请看下集《欧几里得92、数学家西奥多罗斯能做到的,我们也能做到》”
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