무리수: 두 판 사이의 차이

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무리수의 집합은 <math>\mathbb{I} = \mathbb{R} - \mathbb{Q}</math>로 정의한다.
 
무리수는 소숫점소수점 이하로 같은 수의 배열이 반복적으로 나타나지 않는(순환하지 않는) [[무한소수]]이다.
 
무리수는 다시 <math>\sqrt{2}</math>와 같은 [[대수적 수]]인 무리수와 <math>\pi</math> 등의 [[초월수]]로 나뉜다.
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무리수가 존재한다는 것을 처음 증명한 것은 고대 그리스 [[피타고라스 학파]]로 전해진다. [[히파소스]]는 [[제곱근 2|이등변 직각삼각형의 밑변과 빗변의 비]]는 정수의 비율로 표현할 수 없다는 것을 증명했다.<ref>[[Morris Kline|Kline, M.]] (1990). ''Mathematical Thought from Ancient to Modern Times'', Vol. 1. New York: Oxford University Press. (Original work published 1972). p.33.</ref> 우주가 완벽하여 모든 것이 정수의 비로 표현될 수 있다고 믿었던 피타고라스 학파의 동료들이 히파소스를 죽였다는 전설이 있다.
 
[[에우클레이데스의 원론]] 10권을 포함한 고대 그리스 수학 책에서는수학책에서는 유리수 비로 나타낼 수 있는 길이를 ‘말할 수 있는({{lang|grc|ῥητός|레토스}})’ 길이, 그렇지 못한 것을 ‘말할 수 없는({{lang|grc|ἄλογος|알로고스}})’ 길이라고 불렀다. 알로고스는 글자 그대로 [[로고스]]가 없다는 뜻의 단어로, 말없음말 없음·이성없음이성 없음 등을 뜻한다. 이것이 라틴어 {{lang|la|numerus irrationalis}}로 번역되어 지금에 이른다.
 
== 몇가지몇 가지 무리수의 증명 ==
=== 특수한 로그꼴의로그 꼴의 수 ===
가장 간단히 무리수임이 증명되는 수는 <math>\log_2 3</math> 과 같은 꼴의 수일 것이다. 증명은 [[귀류법]]을 사용하며, 다음과 같다:
* <math>\log_2 3</math> 을 유리수라 하자. 그러면, 어떤 자연수 <math>m, n</math>에 대해, <math>\log_2 3 = \frac m n</math> 을 만족한다.
* 따라서, <math>2^{\frac m n} = 3</math> 이 되고.
* 변형하면, <math>2^m = 3^n</math>이다.
* 그런데, <math>2^m</math>은 짝수이고, <math>3^n</math>은 홀수이므로 위 등식은 성립할 수 없다.
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무리수를 최초로 발견한 것은 일반적으로, 2의 제곱근이 유리수가 아님을 발견한 [[피타고라스]]와 그 제자들로 알려져 있다.
 
이에 대한 증명의 한가지한 가지 방법은 다음처럼 [[귀류법]]을 사용하는 것이다.
# <math>\sqrt{2}</math>가 유리수라 하자.
# 그러면, <math>\sqrt{2}</math>는 [[기약분수]] <math>\frac a b</math>로 쓸 수 있다. 다시 말해, [[서로소 정수|서로소]]인 정수 <math>a, b</math>에 대해, <math>\left(\frac a b \right)^2 = 2</math>.
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# 짝수가 아닌 수, 즉 홀수의 제곱은 홀수이므로, <math>a</math>는 짝수여야 한다.
# 따라서, <math>a^2</math>는 4의 배수.
# 즉, <math>\frac {a^2} 2</math> 는 짝수.
# (3)에서, <math>\frac {a^2} 2 = b^2</math>이다.
# (7)과 (8)로부터, <math>b^2</math>가 짝수임을 알 수 있다.
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=== 무리수+유리수 ===
# <math>\sqrt {2}+3</math>을 유리수라 가정하자.
# 위의 식이 유리수라면 <math>\sqrt{2}+3=c</math> 를 만족하는 유리수 c가 있을 것이다.
# 두 번째 식에서 3을 이항시키면 <math>\sqrt {2}=c-3</math> 이 된다.
# 그런데 유리수는 뺄셈에 대하여 닫혀 있으므로 유리수 c에서 3을 뺀 값은 유리수이다.
# 위의 소제목에서 <math>\sqrt{2}</math> 가 유리수가 아니라는 것이 증명되었다. 이는 <math>\sqrt {2}+3</math>이 유리수라는 가정과 위배된다.
# 모순에 의해 <math>\sqrt {2}+3</math>이 유리수가 아니라는 것이 증명되었다.