圆周率π有没有可能根本不是无理数?


根本没有可能 。因为π是无理数 。有严格的数学证明 。
最早 。认为π是无理数的是古希腊的亚里士多德 。他断言:圆的周长与直径不可共度!
所谓 。共度 。指的是:对于 圆的周长 C 和 直径 D 。存在 某个 长度为 r 的 尺子 。分别去测量 C 和 D。得到的测量结果 。都刚好 整数个 r 。于是说 r 是 C 和 D 的公共度量数 。
C 和 D 可共度 。就是 r 存在 。这时 。C = a?r 。D = b?r 。a 。b 为整数 。于是 C/D = a?r/b?r = a/b 为一个有理数;C 和 D 不可共度 。则 r 不存在 。C/D 不能表示为 a/b。是无理数 。
德国数学家 约翰·海因里希·兰伯 。于 1766年 第一个证明 了π 是无理数 。他的证明方法如下:
首先 。根据 。麦克劳林公式 。

圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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我们可以很方便地得到:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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于是 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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到这里 。规律已经很明显了!
我们 。令 (n ≥ 2, k = k(n) = 2n -1) 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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显然 。n = 2, 3, 4 时 。即 。前面的 θ?, θ?, θ? 都符合上式!我们来进一步化简上式:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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单看 。分子有:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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令 。m = j + 1 。然后再令 j = m 。依次代入上式 。得到 (令 。k?? = k(n+1) = 2(n+1) - 1 = 2n - 1 + 2 = k + 2):
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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再看 。分母:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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令 。m = i + 1 。然后再令 i = m。依次代入上式 。得到:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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然后 。有:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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这样我们就得到了 tan x 的连分式:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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然后 。我们证明 。当 x 是有理数时 。tan x 一定是无理数 。这里用反证法 。
若 x 是有理数 。则 x = b/a。不妨设 。b, a 为正整数 。且 a > 1 。带入 tan x 的连分式 。有:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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由于 。b2 总保持不变 。而 1a, 3a, 5a, 7a, ... 一直在增大 。于是总存在 k = 2n - 1 使得 ka - b2 > 1 。于是:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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而 k??a > ka 于是 k??a - b2 > 1 。所以:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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于是:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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进而得到:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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不断重复 。我们可得到:
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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假设 。tan x 是有理数 。则 上面的 连分数 都是 有理数 。于是 。令 。
圆周率π有没有可能根本不是无理数?

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其中 。A? 和 A?都是整数 。并且 A? > A? > 0 。
变形上面的等式 。得到 。
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因为 k 。a 。b 。A?。A? 都是整数 。所以 令 A? = kaA? - b2A? 。则 A? 也是整数 。并且有 。A? > A? > A? > 0 。
不断重复上面的过程 。我们会得到一个无限的 严格递减 正整数序列:
A? > A? > A? > A? > A? > ... > 0
可是 。不管 A? 有多大 。小于 A? 大于 0 的 正整数 总是有限的 。不可能存在 一个上面的 无限序列 。矛盾! 故 。假设 不成了 。这样我们就证明了:

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