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如何证明根号3是无理数

原创2025-06-20 10:40:49

要证明根号3是无理数,我们可以使用反证法。以下是证明过程:

假设根号3是有理数

假设根号3可以表示为两个互质整数p和q的比值,即 \( \sqrt{3} = \frac{p}{q} \),其中p和q互质,即它们的最大公约数为1。

推导矛盾

根据这个假设,我们可以将等式两边平方,得到 \( 3 = \frac{p^2}{q^2} \)。这意味着 \( p^2 = 3q^2 \)。

由于3是质数,如果 \( p^2 \) 能被3整除,那么 \( p \) 也必须能被3整除。我们可以设 \( p = 3k \),其中k是某个整数。将这个表达式代入上面的等式,我们得到 \( 3q^2 = 9k^2 \)。

简化得到 \( q^2 = 3k^2 \)。这意味着 \( q^2 \) 也能被3整除,所以 \( q \) 也必须能被3整除。

但是,根据我们的初始假设,p和q是互质的,即它们不应该有除了1以外的公约数。然而,我们已经证明了如果 \( \sqrt{3} \) 是有理数,那么p和q都必须能被3整除,这与它们互质的假设矛盾。

得出结论

由于我们推导出了矛盾,我们的初始假设——根号3是有理数——必须是错误的。因此,根号3必须是无理数。

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