mathe 发表于 2008-3-29 08:26:44

一个PI是无理数的证明

转载自http://tieba.baidu.com/f?kz=158883423
假设$pi$是有理数,则可以设$pi=a/b$其中a,b为互素的正整数。
令$f(x)={x^n(a-bx)^n}/{n!}=b^n xx {x^n(pi-x)^n}/{n!}$
那么$f(pi-x)=f(x)$
若$0<x<pi$,则
$0<f(x)<{pi^na^n}/{n!}$
由于在这个区间,同时$0<sinx<1$
以上两式相乘得:
$0<f(x)sinx<{pi^na^n}/{n!}$
当n充分大时,,在$$区间上的积分有
$0<\int_0^{pi} f(x)sinxdx <{pi^(n+1)a^n}/{n!}<1$ …………(1)
又令:$F(x)=f(x)-f"(x)+f^{(4)}(x)-...+(-1)^nf^{(2n)}(x)$,(表示偶数阶导数)
由于n!f(x)是x的整系数多项式,且各项的次数都不小于n,故f(x)及其各阶导数在x=0点处的值也都是整数,
(当导数阶数小于n,在x=0这点取0,而$f^{(n)}(x)$是整系数多项式)
由于$f(pi-x)=f(x)$,所以$f(x)$及其各阶导数在$x=pi$处的值也都是整数。
由此我们得到$F(0)$和$F(pi)$都是整数
又因为
${d(F'(x)sinx-F(x)cosx)}/{dx}$
$=F''(x)sinx+F'(x)cosx-F'(x)cosx+F(x)sinx$
$=F''(x)sinx+F(x)sinx$
$=f(x)sinx$
所以有:
$\int_0^{pi} f(x)sinxdx=|_0^{pi}$
$=F(pi)+F(0)$
上式表示$\int_0^{pi} f(x)sinxdx$为整数,这与(1)式矛盾。所以$pi$不是有理数,又它是实数,故$pi$是无理数。

无心人 发表于 2008-3-29 08:42:58

$f(x)={x^n(a-bx)^n}/{n!} -> f(pi - x) = f(x)$
什么意思?

mathe 发表于 2008-3-29 08:49:00

上面补充了一步,应该比较容易看懂一些了

无心人 发表于 2008-3-29 08:51:54

觉得这个证明存在问题
$pi$, $sinx$是相关的吧

mathe 发表于 2008-3-29 11:06:36

没看出问题。
只是这个证明太复杂,很难想到。

无心人 发表于 2008-3-29 15:21:20

我觉得pi是无理数和sinx是超越函数是紧密相连的
如果pi不是无理数,sinx也要假设是非超越函数
那就不要在这个证明里加入sinx
或者说只要pi是有理数
那一切和pi关联的函数其性质都要重新判定

mathe 发表于 2008-3-29 15:38:24

没有,这里并没有用到sinx什么特殊的性质。

无心人 发表于 2008-3-29 15:46:51

0 < sinx < 1
用到了
如果pi是有理数则可能sinx是不连续函数!!

无心人 发表于 2008-3-29 15:47:28

就可能不能求导数

mathe 发表于 2008-3-29 15:55:04

没有的事,三角函数的定义没有用到$pi$是无理数的性质。
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