有理数无理数区别?有理数和无理数的区别有以下几点:1、有理数可以写为有限小数和无限循环小数,无理数只能写为无限不循环小数。2、所有的有理数都可以写成两个整数之比,而无理数却不能写成两个整数之比.3、范围不同
有理数无理数区别?
有理数和无理数的区别有以下几点:1、有理数可以写为有限(xiàn)小数和无限循环小数,无{练:wú}理数只能写为无限不循环小(xiǎo)数。
2、所有的{de}有理数都可以写成两个整数之比,而无理数却不能写(xiě)成两个整数之【练:zhī】比.
3、范围不同。有理{lǐ}数集是整数集的扩张。在有理数集内,加法、减法、乘法、除法【读:fǎ】(除数不为零)4种运算通行无阻。无理数是指实数范围内不能表示成两个整数之比的数。
4、有理数为整{练:zhěng}数[拼音:shù](正整数、0、负整数)和分数的统称【繁:稱】。无理数是所有不是有理数字的实数,后者是由整数的比率(或分数)构成的数字。
如何使用数学证明无理数数量多于有理数?
首先,我们要搞清楚 什么是:“无理数数比有理数数多”。
为了方便,数学上将有理数集记为 Q,将实数集记为 R。从实数中除去有理数 剩下的就是 无理数,因此 无理数记为 RQ,其中 表示 差集,即,从 R 除去 Q 中元素的 意思:同时,用 |X| 表示 集合 X 中元素个[繁体:個]数,例如 若 X = {Tom, and, Jerry},则 |X| = 3。这样《繁:樣》以来,题目中:“无理数比有理数多”,可被表述为[繁:爲]:
|RQ| > |Q| ①
可是,我们知道:有理数 和 无理数 的个数{pinyin:shù}都是 无穷多个,即,|Q| = |RQ| = ∞,那么(读:me)问题来了:对于两个 无穷大又如何比较大小呢?也就是说,如何 使得 ① 对于无穷集合有意义?
这个问题,最早欧拉大神就研究过,为此不惜规定自然数之和为 -1/12,但依然并没有找到规律。后来是 康托尔(Cantor)找到了[繁:瞭]解决问题的金钥[繁体:鑰]匙——映射。
映射,记【pinyin:jì】为 f: X → Y ,它描述 从 集合 X 到 集合 Y 的一种关系,即,
对于 X 中的每个元{pinyin:yuán}素 x 在 Y 中 有且只有一个 元素 y = f(x) 与之对应。②
康托尔 通过(繁:過) 对 映射关系的细分,来对 ① 进行定义:
- 单的:X 中的不同元素 在 Y 中 对应不同元素;
- 满的:Y 中的每个元素 都有 X 中的 至少一个 元素与之对应;
这说明,在统计 Y 中元素个数的过程中,Y 中 每数一个元素 y 都会 有 X 中的 y 对应{练:yīng}的 至少 一个gè 元素 x 跟着计数,而且 根据 ②,不[pinyin:bù]会发生 同一个 x 计数 两次的情况,于是,我们认为: Y 的元素个数 不会大于 X 的元素个数,即,|X| ≥ |Y|;
- 双的:既是 单的 又是 满的;
这时 X 和 Y 中的 元素 一一对应(繁体:應),因为 |X| ≤ |Y| 并且 |X| ≥ |Y| 所{练:suǒ}以 |X| = |Y|。
注:高中数学课本上,分别称 单的、满的、双的 映射 为,单射、满射、双射。因为映射对于 有限集合 和 无限集合 同时有效,于是,用映射给出的 ① 的定义,对于 有限集合和[练:hé]无限集合 同时有效,这样就绕开 比(bǐ)较无穷集合大小的的纠结。
有了 映射(拼音:shè)这个利器后,虽然 Q 和 RQ 是《读:shì》 无穷集合,但是 只要 找到 它们 之间 的映射,就可以 根据 映射关系的 细分 来判断 它们 之间的大小关系了。
然后,利用自然数集作为标尺来证明。
所有自然数(包括 0)组成的集合 记为 ω。对于任意集合 X,若 |X| ≤ |ω| 则称 X 可数,否则,即 |X| > |ω| 则称 X 不可数。集合 X 可数就意味着,存在 澳门金沙双射 f: N → X,使得 X 中元素 和 自然数 的 全体 或 部分 N = {0, 1, 2, ..., n, ...} 一一对应 f: N → X ,于是就 可以 以 N 中自然数为下标 将 X 的元【读:yuán】素排成一列:
称 X 可列。反之亦然。这说明,X 可列 必然 X 可数,X 可数 必然 X 可列(读:liè)。
直播吧先证明了 Q 可{练:kě}数:
任何 正有理数(繁:數)数 都可[读:kě] 表示为 两个正整数 的比值,因此我们可以{yǐ}建立下表:
沿着,箭头的路线,将 重复的 正有理数 删除,则 所有 正有理数数(繁体:數) 组成一个(繁:個) 序列:
于是可亚博体育以建立 自然数集 ω 和 有理数集 Q 之{pinyin:zhī}间的一一对应关系:
这就证明了 |Q| = |ω|,即,Q 可数。
再证明 无[繁:無]理数 RQ 不可数:
考虑 (0, 1) 之间的(拼音:de) 无理数,将它们写成无限不循环小数(繁体:數)。假设 它们 可数,则可列{liè},于是将它们排成一竖列如下:
接着我们将构造一个 新的无[繁体:無]理数:
构造(练:zào)过程如下:
- 如果 a₀ 的第1位小数 a₀₁ ≠ 6 则 b 的第1位小数取 b₁ = 6,否则取 b₁ = 9;
- 接着,沿着竖列向下,找到 无理数 aᵢ₁,满足,它的第1位小数 aᵢ₁₁ = b₁。如果 aᵢ₁ 的第2位小数 aᵢ₁₂ ≠ 6 则 b 的第2位小数取 b₂ = 6,否则取 b₂ = 9;
- 接着,沿着竖列向下,找到 无理数 aᵢ₂,满足,它的第2位小数 aᵢ₁₂ = b₂。如果 aᵢ₂ 的第3位小数取 aᵢ₁₃ ≠ 6 则 b 的第3位小数取 b₃ = 6,否则取 b₃ = 9;
- ...
这就证明了 (0, 1) 之{读:zhī}间的无理数不可列,进而 全体有理数 RQ 也不可列,于是 RQ 不(bù)可能 和 ω 一一对应 ,即,|RQ| ≠ |ω|。
而很容构造映射 f : ω → RQ,如(rú)下:
f(n) = n √2
显然【练:rán】 f 是单的,于是有:
|ω| ≤ |RQ|
上面已经证明了 澳门永利|RQ| ≠ |ω|,于是(pinyin:shì)得到
|RQ| > |ω|
即,RQ 不可数[繁:數]。
综合,由上面《繁体:麪》的证明结果:
- |Q| = |ω|,Q 可数;
- |RQ| > |ω| ,RQ 不可数;
即,无理数比有理数(繁体:數)多。
最后,实际上无理数比有理数多的多。
可以这样想象(并非证明):设,袋子里有十个球,分别标记有 0 到 9 十个[繁体:個]数字。每次随机的取一个球,记录球上的数字,然后将球放{读:fàng}回;用这个记录的数字 作为 (0, 1) 之间小数的一个小(xiǎo)数位。
如果,要使得这个小数是有理数,则必须 从 某次取球之后,每次都取到 0 号球(或按照某些固定循环 取球),因为要无限的取下去,所有这种事件的发生概率,为 0,其逆事件,即,小数shù 是无理数,的发生{练:shēng}概率是 1。
由(读:yóu)此可见,通过取球生产的 (0, 1) 之间小数,该小数是 无理(练:lǐ)数 是必然事件(概率 P = 1),该小数是 有理数 是 不可能事件(概率 P = 0)。这就jiù 说明 无理数比有理数多的多。
注:对于有无穷个(繁:個)样本点的样本空间,不可能事件 也会发生。
事实《繁体:實》上,在《测(繁体:測)度论》中,有理数集 Q 就是 零测集(读:jí),不过这个就扯远了,这里打住。
(以上的证明并不简洁,应该有更好的证明方法,希望各位数学大神不吝赐教!另外,由于本人数学水平有限,出错在所难免,欢迎各位老师批评指正!)
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