证明e是超越数之一:e不是任何整数系一元二次方程的解

前面已经了解了e是无理数,但同时e又是超越数,那什么是超越数呢?

超越数是不能满足任何整系数代数方程的实数(不是任何整数系方程的根),对于证明超越数是相当复杂,所以本期将分成4个部分来来证明:《e不是任何整数系一元二次方程的解》《e与一元三次方程的解的关系》但为了证明e不是任何整数系一元三次方程的解,有必须了解《e与伽马函数的关系》最终得出《e不是任何整数系一元三次方程的解》,最终得到e不是任何整系数代数方程的解,也就得到e是超越数

前面《e是无理数最优美的证明方法》已经得出e的无穷级数可以写成整数之比加上一个很小的数,由此得出e是无理数,也就不能写成两个整数之比。

我们知道线性方程是如下形式,a,b是整数,所以得到

因为e不是有理数,等同于e不是任何非平凡整数系线性方程的解,这里的非平凡理解为a,b均不等于0。

那e是不是非平凡整数系(系数均不等于0)一元二次方程式的解呢,我们先想想根号2,虽然是无理数,但它也是一个很简单的二次方程的根

我们要证明e比根号2还要无理。我们要怎么证明这个二次等式不成立呢

我们还是运用反正法,假设e是一元二次方程的根,

变形整理得到

回到文章开头,m越大,右边那个分数就越小

我们都知道e^x的无穷级数,所以1/e的无穷级数就是

同理,运用类似的方法,1/e也可以写成一个分数+一个小数形式

将e和1/e的等式带进去

得到

两边乘以m!整理得到

所以最终就写成了:整数+a*小数+c*小数=整数

果m很大,则括号内的数就会越小,最终小于1,但它是否等于0呢,如果等于0,上述等式就是成立的,我们就制造不出矛盾了。聪明的伙伴们也许动动脑动动手就知道,无论m有多么大,括号内有多么小,括号内的始终不会等于0。(留给读者自己证明),这与假设矛盾,上述等式不成立。

所以我们得到e不是非平凡整数系(系数均不等于0的整数)一元二次方程式的解。

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