这个证明本身没有什么问题,但它没有给我们一个实际的构造方法,即,对一般情况的两个无理数α,β,我们如何判断α的β次方是不是无理数呢?
实际上,比无理数更深一点的概念是代数数和超越数。
定义:一代数数ξ乃适合方程
之根,此处,an,an-1,…,a1,a0是有理整数,若此式不可分解,且an≠0,则此ξ称为n次的代数数.若an = 1,则此ξ称为n次的代数整数.
非代数数的数称为超越数。
超越数的判断很困难,现在人们所知的超越数不多,比如常见的数e,π,Hermit第一个证明了e是超越数,Lindemann第一个证明了π是超越数。
至于其它的证明,虽然时有声称只用简单方法就证出这个结论,但正确性未经同行检验。
比如下面的证明:
(见《中学数学杂志》2010年第 7期)
两个方面需要注意:
(1)超越数的理论更艰深。人们对无理数甚多了,可是对超越数的了解现在还极少,甚至还没有入门;
(2)超越数的数的测度远远大于无理数,意思说,无理数是无穷的,可是它和超越数相比,就几乎是0个;就如同自然数是无穷的,可是与无理数相比几乎是0个一样的。换句话说:“几乎”所有数都是超越数!
通过文首周先生的文章,我们知道了无理数的无理数次方有可能等于有理数,但我们只是知道有了这样的数,但这个到底在哪儿?如何构造出来?却不是那么容易的。好在,有个 Gelfond-Schneider 定理,这个定理由AleksandrGelfond和Theodor Schneider在1934年独立证明,它回答了希尔伯特第七问题。
1900年,Hilbert提出了著名的23个数学大问题,其中第7个问题是:
若α≠0,1,且是一代数数,β是一非有理数之代数数,问α的β次方是否是超越数。并举出两例:即能否证明
是超越数。
关于此问题第一个作出重要贡献的前苏联数学家Гельфонд,他在1929年证明了eπ是超越数。
后来,两人前苏联数学家Куэьмин和Гельфонд再接再厉,将Гельфонд的方法推广到实二次域,在1630年证明了2的√2次方是超越数。
至于说类似的形式,比如:π的e次方, π的π次方,e的e次方,是不是超越数,感兴趣的读者可以试一下证明。
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