强基初中数学&学Python——第二课 无理数

    观察平方数:1²=1,2²=4,3²=9……。可见1的平方数是1,2的平方数是4,倒过来说,1是1的平方数,4是2的平方数。很自然就联想到2是什么数的平方数呢?或者说是否存在一个数,它的平方数是2的呢?

    下图中,两个面积为1dm²的小正方形,对角线切开后可以拼接成一个面积为2dm²的大正方形。

    由于正方形的面积是边长的平方,所以大正方形的边长的长度数值的平方数是2,这就充分说明平方数是2的数确实存在!

    平方数是2的数的数究竟有多大呢?设这个数是x,得到下面方程:

x²=2

因为1²=1,2²=4,

所以1<x<2;

因为1.4²=1.96,1.5²=2.25,

所以1.4<x<1.5;

因为1.41²=1.988,1.42²=2.0164,

所以1.41<x<1.42;

因为1.414²=1.999396,1.415²=2.002225,

所以1.414<x<1.415;

……

    显然x是一个小数,那它是不是一个有限位小数或无限位循环小数呢?因为有限位小数或无限位循环小数都可以转化为分数,所以我们假设存在两个互质正整数p,q,使得:

x=p/q,

于是p=xq,

两边平方得p²=x²q²,

由于x²=2,

所以p²=2q²,

2q²是偶数得p²是偶数,

由于只有偶数的平方才是偶数,

所以p是偶数;

p=2s(s是一个正整数),由p²=2q²得:

4s²=2q²,

q²=2s²,

同理可得q也是偶数;

p,q同是偶数与开始的假设“两个互质正整数”相矛盾,

所以x不是有限位小数或无限位循环小数,

但又确实存在的数!

    整数和分数都是明明白白的存在,但这种数像是“无理取闹”的存在,古代数学家们搞不清它们有什么规律,他们所熟知的数(整数和分数)的范畴也容不下它们,就叫它“无理数”。无理数并非无理,因为存在就是有理。

 

练习题:

    勾股定理:直角三角形的直角边平方和等于斜边的平方。利用勾股定理,构造出面积是3dm²的正方形。

 

Python:

    用Python推算平方数是2的数到小数点后100位。