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什么是代数数和超越数(实数分为代数数和超越数)

导语:代数数和超越数

什么是代数数和超越数(实数分为代数数和超越数)

把数分类为实数和复数,再把实数分类成有理数和无理数,这是常见的关于数的分类。数学家们努力探索对于数的认知,由此又提出新的分类法则。上过初中的人都知道一次方程和二次方程的解法,事实上,三次方程和四次方程同样可以通过公式来求解,只是公式相对复杂些。数学家们在研究高次方程时,提出了把数分为代数数和超越数的方法。

我们把形如称为n次方程,根据代数基本定理:n次方程有n个根(含复数根)。如果,那么方程的根即称做代数数(包含实数和复数),依此再把实数分类为代数数和超越数,即实数如果不是代数数,那么就是超越数。

根据代数数的定义,我们很容易知道所有的有理数都是代数数,只需要构造一次方程即可得知,令,满足有理数的定义,因此,有理数都是代数数。无理数有没有代数数呢?答案也很显然,肯定有的,构造方程如,则,而这个根式很容易产生无理数,因此,无理数也有代数数。

数学家们是怎么知道超越数的存在呢?其实超越数是很难得到的,最早猜到超越数存在的是大数学家欧拉(1707-1783,清朝康熙46年-乾隆48年),最早构造出超越数的是法国数学家刘维尔(1809-1882,清朝嘉庆14年-光绪8年),他证明了下述形式的任何一个数都是超越数:

随后,德国数学家林德曼(1852-1939,清朝咸丰2年-1939)证明了圆周率为超越数。在康托尔之前,人们知道的超越数是非常少的。康托尔(1845-1918,清朝道光25年-1918)在研究无穷论时,证明了代数数的集合是可数的,也就是可以用1,2,3,...,把所有的代数数排列对应起来,同时又证明了实数是不可数的,因此,超越数也是不可数,说得直白点就是超越数的数量远远超过代数数的数量。

迄今为止,人们对于超越数的认知仍然有限,埃贝尔说:“点辍在平面上的代数数犹如夜空中的繁星;而沉沉如夜空则由超越数构成。”

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