根號2是無理數,爲什麼可以用線段表示出來?


這個問題,可以深刻探究有理數、無理數、複數的物理由來與本義。

有理數是“一維伸縮”的測度值

諸如直尺、溫度計、水位計、高度計等一維測量儀,其測量值只能是有理數,規定某一點是零點座標,就有了±整數與±分數。

無理數是“二維旋轉”的平均值

在平面直角座標系S(0,0)上,將座標為(1,0)的單位1逆時針旋轉45°得到點A(1,1),就得到線段SA=√2。

同理,三角函數的大量無理數,也是通過旋轉有理數座標軸來獲得。例如:sin60°=½√3。三角函數型的無理數,屬於低級無理數。




再如,自然常數e=lim(1+1/n)^n,來自若干有理數(1+1/n)(1+1/(n+1))的依次乘積。自然常數是一個超級無理數。


兩個有理數的乘積ab的幾何均值√ab或勾股均值√(a²+b²),相當於一個有理數座標軸旋轉,就存在無理數。

再看,圓周率=圓周長÷直徑,即π=C/d,圓周率是一個低級無理數。因為:

直徑涉及一維直線的測度,就只能是有理數

圓周涉及二維旋轉的測度,就是低級無理數

如果涉及多維旋轉的測度,就是高級無理數。


虛數是“旋轉實數”的代名詞

虛數,不是虛幻想象,而是旋轉實數的投影。這裡把有理數軸泛化為實數軸。

√(-1)是旋轉線段在縱軸的投影單位值,即1個i,記作:√(-1)=i。

把有理數座標(0,1)旋轉60°,得實數sin60°=√(3/2),在縱軸投影出虛數√(3/2)i。

複數是伸縮數與旋轉數的複合

平面直角座標系的複數:z(a,b)=a+ib,a代表一維伸縮的實數(a,b),i代逆時針旋轉90°在縱軸的投影單位值。

平面極座標系的複數:z(r,θ)=re^iθ=r(cosθ+isinθ)=r·cosθ+r×isinθ。

其中,r·cosθ是點乘,意味著投影在橫軸上的伸縮度或“散度”,r×isinθ是叉乘,意味著投影在縱軸上的旋轉度或“旋度”。


就本質而言,複數是在二維空間既有散度又有旋度的複合實數。

當複數的旋轉半徑r是單位1,且逆轉180°時,有著名的歐拉公式:z(1,π)=e^iπ=cosπ+isinπ,即:e^iπ+1=0。

由此可見,要想在一條直線上直接標出無理數是不可能的。只有藉助旋轉半徑例如以正方形對角線才有可能畫出線段長√2來。


物理新視野


根號2是無理數,為什麼可以用線段表示出來?


題主提出的這個問題,我個人覺得有點搞笑!就好比問:水稻是植物,為什麼可以作為人的糧食?


水稻是人類在不斷進化、在與大自然相處的過程中,經過千百次的嘗試、通過觀察鳥兒銜種,認識了水稻的稻米可以充飢,可以維持人的生命。然後開始種植水稻,最後把水稻作為糧食作物的。


那麼,根號2同樣如此,是人們在與大自然相處的過程中發現的。


相傳,2000多年前古希臘的畢達哥拉斯學派的一個學員在度量地板時,發現邊長為1的正方形的對角線(線段)的長度不能用整數或兩個整數的比來表示。這與該學派信奉了上千年的真理“萬物皆數”相違背!就像發現了一個“怪物”!使得學派內人人感到恐慌。為封鎖消息,學派的其他成員把發現“怪物”的這名學員拋入了大海!這就是數學史上著名的“第一次數學危機”!


所以,根號2本來就是從線段中發現的,為什麼不能用線段表示呢?




黔中初數張文松


可以用線段表示出來,說明是確定的,而不是無限不循環小數不確定。

那麼為什麼根號二,在數學計算中,是無理數,也就是數字無限不循環小數,不確定呢?

問題出在在於我們對有理數的定義上。

由於直角三角形三角形的邊長和斜邊,不是一個整(可能帶小數點)倍數關係。所以我們假設直角邊是1的時候,斜邊長度的計算數字不是1的整倍,計算出來數字無限接近某一倍數。

反過來,我們假設,斜邊的長度是1,那麼直角邊的長度就是無理數了。

這是數學計算上,數理原理造成的。同樣的現象還出現在圓的直徑,和圓的周長比例上。

我們現在所學的數學空間,是假設數字的大小是按空間均勻分佈的,也就是歐幾里得幾何數學體系。但是,現實中,很多素字的存在並不是均勻分佈,例如,一個圓球,它表面的面積就不是均勻空間分佈的,而是彎曲的。按照均勻分佈的空間來計算,就沒辦法算成整數。

在均勻分佈的歐幾里得空間裡,平行線的定義是無限遠處不相交。但是,在地球這個球形物表面上,如果你地面上畫兩根平行線,那麼,無窮遠處,它們是相交的,因為地面本來就是彎曲的。

這就是理論和現實之間的差距。

你說的根號2的現象,也是理論和現實之間的差距造成的。現在的數學體系,基本上建立在假設的基礎上,例如:1+1=2,這是假設的邏輯關係。但在現實中,一個蘋果加另外一個蘋果,並不等於2個蘋果,因為兩個蘋果可能一大一小。所謂答案2個蘋果,那是不考慮蘋果具體大小的前提上才成立。如果稱重量的話,那就不是2。這也就是現實中蘋果按重量賣,不按照個數賣的原因。

由此推廣,幾乎現在所有的所謂的科學體系,都是建立在假設的邏輯基礎上,其計算結果跟現實是有差距的,不但有現實差距,而且還有原理差距甚至邏輯差距。

所以無論數學也好,科學也好可以利用其中的有用部分,但千萬不能過於迷信,過於把數學或者科學絕對正確化。科學本身也是有漏洞的。


猜想與預測


因為在單位1用長度表示後,不同之數便有各自不同的長度。所以任何數均可用長度表示。至於該數是整數或是有理數或是無理數,只是取長的方法手段不同而已。


從爻之民


這個問題說到底是個“尺規作圖”問題。我們可以實實在在做出長度為√2的線段。將一條線段的長度定為1,以這條線段為邊長的正方形對角線的長度就是√2 . 可以證明,正方形的邊長與其對角線是無公度線段,所以√2是無理數。一般的,若Q為一正有理數,長度為√Q的線段都可以利用“尺規作圖”法作出。


葉楓143735753


無理數只是無法表示成兩個整數的比值而已,但可以通過尺規作圖得到,等價於可以通過有限次的初等數學運算得到。

但是,還有一類無理數,屬於超越數,最典型的就是pi。超越數是無法通過有限次的初等數學運算得到的,等價說法就是無法通過尺規作圖得到。

根號2不是超越數,當然可以通過尺規作圖得到


cyler


提出這樣的問題,是因為存在誤解,以為無限不循環小數是不精確的數,這是錯誤的。

①任何實數,包括無理數都是精確數值。比如根號2或其他無理數,你可以反證:如果根號2是不精確的數,那他的平方就不是精確的,而2是精確的,顯然互相矛盾。

②從理論上說,任何精確的數值都可以用唯一長度的線段來表示,你覺得無限不循環小數不能用線段表示,顯然是陷入了“芝諾悖論”之一的“亞喀琉斯追兔”,這顯然是錯誤的。

③在實際上,我們是畫不出百分之百精確長度的線段的,比如讓你畫一個2米長的線段,因為長度基準本身就是一個不斷改進的近似值。


無憂鋪子


根號2是無理數,竟然可以用餞段表示出來?真的這樣,那就不會有第一次數學危機了。

……,土豆燒熟了,還有牛肉……。

只要ⅠP大於零,不會不知道,任意線段必然存在兩個端點,至於根號2呢,最多隻能表示成有始點,無終點的射線,何來根號2可以表示成線段之說?

欺騙無處不在,科學亦是如此。


舸暇


有理數與無理數都是道理的數。遵守宇宙事實的道理。宇宙事實是存在。有理無理都是理。實虛都是密度度量。有無都裡顯現的區分。宇宙兩態都有,存在存在態,也存在不存在態。存不存在兩態都存在。


包包170952078


勾股定理的應用,邊長為1的正方形,其對角線就是根號2。我們用圓規可以量出正方形對角線的長度,然後以原點為圓心,可以在數軸兩側,左右畫弧,交數軸於兩個點,根號2和根號-2。只要是實數都可以在數軸上表示出來。


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