数学学习(28/30) 戴德金分割,从正面解释了什么是无理数,建立起有理数与无理数之间的联系,从而结束了两千多年"无理数不是有理数"这样有缺陷的定义,同时,也更明确了数的分类,统一地将数分为,正数与负数,有理数与无理数,实数与复数,代数数与超越数等等。 这里的代数数和超越数,对有些人来说,可能是新概念,有必要解释一下。所谓代数数,就是可以用代数方程来表示的数。比如,X2 – 2 = 0,X所表示的就是正负根号2,再比如,X2 + 1 = 0,X所表示的就是正负根号负1。这些能用代数方程表示的数,统称为代数数。 代数方程,是指一般形式的代数方程, Xm+ a1Xm-1 + + … amX+c = 0, 可以为任意次方,一次方,一百次方,甚至一百万次方。我们所知道的数,基本上都可以称之为代數数,也就是说,总可以找到一个代数方程来表示它。 是不是每个数都可以用代数方程来表示呢?换言之,是否存在代数方程表达不了的另一类数?两百多年前,以欧拉为代表的数学家们猜测,这类数是存在的,并且给这类想象中的数取名叫超越数。即,不是代数数的數为超越数。 超越数的新名词,折腾了数学家们一百多年, 大概在1840年前后,法国数学家刘维尔(Joseph Liouville,1809--1882)证明了超越数的存在,又过了三十年,法国数学家埃尔米特(Charles Hemite,1822-1901),证明了e是一个超越数,九年之后,德国数学家林德曼(Ferdinand von Lindemann, 1852-1939),证明了圆周率π是超越数。 证明了超越数的存在,并发现了真正的超越数,使数学前进了一大步,但并没有减轻数学家们的困惑与负担。首先, 超越数是什么? 数学是一门演译科学, 不接受"超越数不是代数数"这样不准确的定义。前面说过, "无理数不是有理数"折 腾了人们两千多年,"超越数不是代数数"以类似的挑战,正在折 腾着数学,或许需要再一个两千年。 更令人困惑的是,有理数不比自然数多,无理数比有理数多,代数数又比无理数多岀很多,超越数比代数数,要多得多的多。可怜的是,面对这多多的超越数,我们除知道两个超越数 e 和 π之外,其余一无所知(待续)。
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