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1 # 語境思維
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2 # 多元短課
無理數的產生,可以說是歷史的必然,與採用什麼進位制沒有關係。
可公度古希臘的數學非常發達,以畢達哥拉斯學派最為有名。畢達哥拉斯曾遊歷多國。學識非常淵博,他後來招收了300多弟子(有點類似於孔子)。畢達哥拉斯學派對數學貢獻很大,其中最著名的就是畢達哥拉斯定理(勾股定理),據說當時曾屠殺了一百頭牛擺宴慶祝,所以畢達哥拉斯定理也被稱為百牛定理。
畢達哥拉斯學派提倡一種唯數論的哲學觀,認為宇宙間的本質是數的和諧,一切事物都必須而且只能透過數學得到解釋。該學派的信條是,宇宙間的一切現象都可以歸結為整數或整數與整數的比(可公度)。例如任意兩條不相等的線段,總有一個最大的公度線段,利用的工具是圓規,方法其實就是輾轉相除法(更相減損法)。如下圖中AB與CDG兩條線段,求其最大公度線段。
步驟1、線上段AB上用圓規從一端A起,連續擷取長度為CD的線段,使擷取的次數儘可能的多。若沒有剩餘則CD就是最大公度線段;若有剩餘,則設剩餘線段為EB(EB<CD)。
2、線上段CD上,連續擷取長度為EB的線段,若沒有剩餘則EB就是最大公度線段;若有剩餘,則設剩餘線段為FD(FD<CF)。
3、線上段CF上,連續擷取長度為FD的線段,正好沒有剩餘。
不可公度畢達哥拉斯學派的一個成員希帕索斯透過邏輯推理的方式發現:等腰直角三角形的斜邊與其直角邊是不存在最大公度線段的,也就是等腰直角三角形中三角斜邊與直角邊是不能用整數比表示的。
在上邊這個圖中,AD=AC,過點D做DE垂直於AB交CB於點E。角ECD=角EDC,三角形EDB也是等腰直角三角形,所以線段CE=ED=BD(也就是相當於用圓規進行了擷取),於是問題轉化成為求取線段EB與ED的最大公度線段問題。由於在直角三角形中斜邊總是大於直角邊的,所以這個過程可以無限進行下去,是沒有頭的,也就是最初的線段AB與AC是不存在公度線段的。希帕索斯正因為發現了這個事情(客觀上也就是發現了無理數),所以被沉在了海里。
無理數與進位制無關透過上面的故事,大家可以發現,無理數其實與使用何種進位制是沒有關係的。就好比用二進位制表示根號2也是無法表示成分數一樣,如果表示成二進位制小數與是無限不迴圈的。
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3 # AITg9374
無理數的產生,
無理數的產生與“平面幾何”開平方,有密切關聯,
√2,√3,√5,√7,√11都是著名的無理數。
π也是著名的無理數,
有理數可以為p/q, p,q均為整數
這類無理數都源於理想平直平面
在物理世界普朗克尺度是量子化的,也不存在絕對理想平直的平面,
實驗物理學裡其實無理數是一個人為的存在。
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本文之解答,且作《無理數的本質》,得益於追問無理數的物理意義,旋轉是運動的基本形式。
先來看無理數√2的產生。在平面直角座標系的第一象限上,以單位1畫圓,可得到長π/2的圓弧與等腰三角形,等腰三角形的底是圓弧的弦。底與弧,是孿生姐妹。
即旋轉θ=90°,就有弧π/2與弦√2,是差距不大的孿生無理數。以下推而廣之:
若旋轉θ=30°,就有π/6與√?,是差距較小的的孿生無理數。
若旋轉足夠小角度θ=Δ:就有π/∞=Δ可以相等的孿生無理數。
由此可見:圓周率分割的無理數與二次方根下的無理數,總是一對孿生無理數。可推:無理數來自旋轉操作,有理數來自直線操作。
換句話說:二次方根是二維操作的低階無理數,一次方根,是一維操作的有理數。
不難證明:三次方根是三維操作的中級無理數,四次方根是四維操作的高階無理數。超四維操作,就叫超級無理數吧。
無獨有偶,自然常數e,作為無理數,也是來自旋轉,是以半徑為1之單位圓的外展。
因此,所有的無理數,都只與旋轉操作有關,與進位制,諸如十進位制、二進位制、八進位制、六十進位制等,是沒有關係的。
好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。