解決済み

二つの無理数の差が有理数になると仮定した場合、その有理数は0に限られますか?

また、これが成り立つなら証明が欲しいですお願いします🤲

2019京大理系にこれが成り立つなら使えそうだったので!

chatgptは数弱です。

補足

なんかたまにこれ成り立たないかな-って思ってしまう時が割とあるので気になります。(でもそう言う時は大抵片方の無理数を上手く消去していく方針で行けるのですが。)

ベストアンサー

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無理数二つを用意しましょう。

a=1.243746529384746352749463947..a=1.243746529384746352749463947..

b=2.243746529384746352749463947..b=2.243746529384746352749463947..

っていう,少数部分が同じ二つの無理数を用意したとき,差は整数部分に依存するので0以外でもあり得るのかな?っていうのが僕と@arsenicの論です。

上の例だと,ba=1b-a=1ですからね。

何かあればいつでも。

補足

上の二つの無理数は適当に作ったので循環してたらすみません

返信(1件)

下の方がおっしゃっているように、有名な無理数同士の差し引きでも考えられますね

そのほかの回答(4件)

この回答は削除されました。

21\sqrt{2}-12+1\sqrt{2}+1 とかはだめなのかな...?

返信(4件)

回答ありがとうございます。たしかにそうでした。無理数の項が一項の場合(√2引く3乗根2など)どうなるかって議論はできると思いますか?

補足

もともと僕の想像してたことはこれでしたのでお願いします。

とても記述に書けるような文章ではないですが

cos3θ,cosθ\cos^3{\theta} , \cos{\theta} がともに無理数であることがすでに分かっているのであれば....


4cos3θ3cosθ (=cos3θ)4\cos^{3}{\theta}-3\cos{\theta}\ (=\cos{3\theta}) が有理数であると仮定すると、ある整数 p,qp,q を用いて

4cos3θ3cosθ=qp (p0)4\cos^{3}{\theta}-3\cos{\theta}=\dfrac{q}{p}\ (p\neq0)

p(4cos2θ3)cosθ=q\Leftrightarrow p(4\cos^2{\theta}-3)\cos{\theta}=q

と表せるので、 cos2θ=34\cos^{2}{\theta}=\dfrac{3}{4} の時、q=0q=0

cos2θ34\cos^{2}{\theta}\neq\dfrac{3}{4} の時、 cos2θ\cos^{2}{\theta} が有理数であると仮定すると、

cosθ=qp(4cos2θ3)\cos{\theta}=\dfrac{q}{p(4\cos^{2}{\theta}-3)}

と表せ右辺が有理数となるが、これは cosθ\cos{\theta} が無理数であること矛盾するから cos2θ\cos^{2}{\theta} は無理数である。


cos2θ\cos^{2}{\theta} が無理数の場合は、cos2θ=2cos2θ1\cos{2\theta}=2\cos^{2}{\theta}-1 もまた無理数なので、cos2θ,cos3θ\cos{2\theta},\cos{3\theta} がともに有理数となるような θ\theta を求めたい場合は q=0q=0 の場合しか存在しないので十分かなと;;


一般に二つの無理数の差が有理数になる時それが必ず0になるとは言えないかな思います。

logで無理やりまとめられるならいくらでも具体例を作れそうです

一般に、無理数aと無理数bの差が有理数であるとき、a−b=qと表せます(qは有理数)。ここで-bを右辺に移項して、a=b+qとします。


a=b+qにおいて、無理数aと無理数bの項が一項の場合、有理数であるqは0に限られます。

返信(2件)

無理数と有理数の和を一項にまとめることができないことの証明は不要になりますかね?これなら大学受験の答案にかけますか?

補足

採点者は京都大学の教授です。

「無理数と有理数の和を一項にまとめることができない」のは自明と思いましたが,いろいろ調べてみると,必ずしもそうとは言い切れないようです。


大学受験の答案には書かない方が良いと思います。

chatgpt面白いですね笑

返信(1件)

一般的な場合には成り立ちませんが、特別な場合には成り立ちます。

例:mn\sqrt{m}-\sqrt{n}のとき(m,nは平方数でない)

m=q/p+n\sqrt{m}=q/p +\sqrt{n}と置いて両辺二乗すると

m=q2p2+2nqp+nm=\dfrac{q^2}{p^2}+2\sqrt{n}\dfrac{q}{p}+n

となるので、q=0q=0でなければならない。□

因みに無理数-無理数が有理数になるか無理数になるかわかっていないような例もあります。πeπ-eの無理性は未だ証明されていません。

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