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√2が無理数であることを証明せよ
またお世話になります。↑という問題で、背理法でまず√2=p/q(有理数)とし、両辺を平方して分母を払って(*)2q=p²、pを2k(偶数)として(*)に代入して両辺を2で割りq²=2k²、よってpとqが偶数であるというのはわかります。
ただそれが"有理数( p/qで表せて、pとqが1以外の公約数をもたない正の整数(既約分数) )であることに反する"ゆえに矛盾していることになるらしいのですが、そこがわからなくて。
2/2や48/12も分子分母両方偶数だし1以外の公約数があるのに有理数なので、pもqも偶数だから有理数じゃない、つまり無理数だよね!は証拠が不十分に感じるのです。
2/2も48/12も約分してしまえば1/1、4/1で1以外の公約数が無くなるからノーカウントなのかな…でも48/12は有理数だしな…とグルグルしています。
すごくマヌケな質問をしている気はするのですが、自力での納得は無理でした、、、よろしくお願いします。
回答
香 明 さん、こんばんは。
その証明の最初のところをよく見ると「p、qは互いに素(=1以外に公約数を持たない)」と書いてあると思います。
有理数は分数で表わせますが、たとえば$\dfrac{24}{36}$ とかではなく、約分できるなら約分しつくまで約分した結果の $\dfrac{2}{3}$ のような状態の分数を $\dfrac{p}{q}$ としていますよ。これが「p、qは互いに素」ということの意味です。ここから議論が始まっています。((*)は書き間違いですね。2q²=p²ですね。)p、qは24,36のようなのではなく、2,3のような状態なのです。この後、数学的に正しい変形や計算や推論をしていったら、どうしてもpとqは偶数で、その結果 $\dfrac{p}{q}$ は2で約分ができてしまう(=2という公約数を持つ)ことになりました。もう約分できない分数 $\dfrac{p}{q}$ が約分できるという結果になり、え!え?ということなんです。約分できない、という仮定から出発して、約分できるという結論が得られたのです。これはいくらなんでもおかしい結論で、仮定に矛盾した結果です。数学には矛盾が出ないはずなので、この推論(計算や推論自体は正しいことをやっている)以外のどこかに間違いがあるのだろう、と考えます。間違えている可能性があるのは「√2が有理数で、分数で表わせる」としたところしか見当たりません。よってこれが間違っていたのだと考えざるを得ず、よって√2は有理数ではないと結論されるのです。
これで大丈夫ですか?前回のように、コメント欄になにか返事を書いてください。よろしく。
こんばんは!本当に助かります! んー納得しました!!これって√2を分数で表せるとした時のかたちですから、ある特定の値を指してるんですもんね!そこが抜けてました。pとqって文字になると途端にハテナボックスというか無限大の宇宙のように思えて大混乱してました… p/qのかたちで互いに素で表せるのが有理数だから、えっ今素で表せるってことで計算していったのに、さらに割れちゃうの!?という矛盾ですね! 不思議な世界ですね…今回も助かりました、ありがとうございます!