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無(wú)限不循環(huán)屬于有理數(shù)還是無(wú)理數(shù)

來(lái)源 :華課網(wǎng)校 2024-07-31 22:32:56

無(wú)限不循環(huán)是指小數(shù)部分無(wú)限延伸且沒(méi)有循環(huán)節(jié)的實(shí)數(shù)。那么,無(wú)限不循環(huán)屬于有理數(shù)還是無(wú)理數(shù)呢?

我們先來(lái)回顧一下有理數(shù)和無(wú)理數(shù)的定義。有理數(shù)是可以表示為兩個(gè)整數(shù)之比的數(shù),而無(wú)理數(shù)則不能表示為這種形式。例如,$\frac$、$\frac$、$-\frac$等都是有理數(shù),而$\sqrt$、$\pi$、$e$等則是無(wú)理數(shù)。

對(duì)于無(wú)限循環(huán)小數(shù),它們可以轉(zhuǎn)化為有理數(shù)。例如,$0.333...$可以表示為$\frac$,$0.141414...$可以表示為$\frac$。因此,無(wú)限循環(huán)小數(shù)一定是有理數(shù)。

那么,對(duì)于無(wú)限不循環(huán)小數(shù)呢?我們可以用反證法來(lái)證明它們一定是無(wú)理數(shù)。假設(shè)存在一個(gè)無(wú)限不循環(huán)小數(shù)$x$是有理數(shù),那么它可以表示為$\frac$,其中$p$和$q$是整數(shù),且它們沒(méi)有公因數(shù)。由于$x$是無(wú)限不循環(huán)的,那么$x$的小數(shù)部分必須是無(wú)限不循環(huán)的。

我們可以將$x$表示為$x=n+d$,其中$n$是$x$的整數(shù)部分,$d$是$x$的小數(shù)部分。因?yàn)?d$是無(wú)限不循環(huán)的,所以它可以寫(xiě)成$d=0.a_1a_2a_3...$的形式,其中$a_1,a_2,a_3...$是無(wú)限個(gè)不同的數(shù)字。又因?yàn)?x=\frac$,所以$n=\lfloor x \rfloor$,即$n$是$x$的最大整數(shù)不超過(guò)$x$的整數(shù)。

我們可以將$d$乘以$10^$,其中$k$是一個(gè)足夠大的正整數(shù),使得$d$的小數(shù)點(diǎn)向右移動(dòng)$k$位。那么,$10^d=a_1a_2a_3...a_k.b_1b_2b_3...$,其中$b_1,b_2,b_3...$是$d$小數(shù)點(diǎn)右邊的數(shù)字。因?yàn)?x$是有理數(shù),所以我們可以得到一個(gè)有理數(shù)等式$x=n+\frac$,其中$p'$和$q'$是整數(shù),且$p' < q'$。同時(shí),我們可以將$10^d$表示為一個(gè)有理數(shù)$\frac$,其中$c$是整數(shù)。

我們可以將這兩個(gè)等式相減,得到:

$$d=\frac-\frac{q' \cdot 10^}$$

因?yàn)?p'$和$q'$是整數(shù),所以$\frac$是一個(gè)有理數(shù)。同時(shí),$\frac{q' \cdot 10^}$也是一個(gè)有理數(shù)。因此,它們的差$d$也應(yīng)該是一個(gè)有理數(shù)。

但是,我們已經(jīng)知道$d=0.a_1a_2a_3...$是一個(gè)無(wú)限不循環(huán)小數(shù),因此$d$不可能是一個(gè)有理數(shù)。這就產(chǎn)生了矛盾,因此我們的假設(shè)不成立,即無(wú)限不循環(huán)小數(shù)不可能是有理數(shù),它們必須是無(wú)理數(shù)。

綜上所述,無(wú)限不循環(huán)小數(shù)是無(wú)理數(shù)。

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