利用反证法证明 √2是无理数 在上一个话题中谈到,因为 √2的出现促使古希腊数学家把数进行了分类:一类称为有理数,一类称为无理数。其分类的标准就是这个数是否能用整数表示,更具体地说:是否能用整数或者整数的比表示。而 √2就体现了无理数的存在性。后来,古希腊数学家给出了"√2是无理数"这个命题的证明,证明过程使用了反证法。具体证明如下。 首先提出归谬假设:√2是有理数。 如果这个假设成立,那么√2就能够表示为两个整数比的形式:√2 = a/b,其中a和b为整数,不失一般性,可以认为两个整数a和b没有公因数。上式等号两边同时平方,整理后得到: a^2^ = 2b^2^。 这样,a^2^ 就是一个偶数。因为只有偶数的平方才能为偶数(因为任何一个奇数都可以表示为2n+1的形式,其中n为自然数,由恒等式 (2n+1)^2^ = 4n^2^+4n+1可以知道奇数的平方必为奇数,所以只有偶数的平方才能为偶数),所以a为偶数。因为a和b没有公因数,那么a为偶数则b必然为奇数。因为a为偶数,可设a = 2c,其中c为自然数。等号两边同时平方得到a^2^ = 4c^2^,于是又有 2b^2^ = 4c^2^, 即b^2^ = 2c^2^。因此,由b^2^ 为偶数可以得到b为偶数。 根据矛盾律,b不可能又是奇数又是偶数,因此√2不能表示成两个整数比的形式,这就意味着归谬假设不成立。 根据排中律,归谬假设的反命题成立,即 √2是无理数。 显然,这个结论与古希腊学者固有的"一切与量有关的事物都可以用整数或者整数比进行度量"的理念相悖,于是,崇尚理性的古希腊学者基本放弃了对代数学的深入研究、而热衷于几何学的研究,甚至用几何学的研究结果来解释代数学的问题,后来人们称这样的研究为几何代数。事实上,用几何作图的方法可以很好地解释诸如 √2这样的无理数,但无法处理更为复杂的诸如 π 这样的无理数。