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√5が無理数であること。 ・・・√(素数)が無理数であること |
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√5が、有理数と仮定すると、√5は、ある正の整数p、qによって以下のようにかけなければならなくなる。 |
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√5=p/q p、qは、有限な正の整数。 |
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両辺を2乗して式を変形すると |
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5×q^2=p^2 |
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@ |
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左辺は、5を因数にしているから、したがって、右辺も5を因数にしていなければならない。 |
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よって、p=5mと書けなければならない。 このとき、mも正の整数。 |
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すると、 |
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5×q^2=25×m^2 |
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両辺を5で割って |
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q^2=5×m^2 |
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A |
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A式において 右辺は明らかに5を因数にもつため、左辺もまた、5を因数にもつこととなり、先と同様に |
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q=5nと書けなければならない。 |
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このとき、nは正の整数。 |
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25×n^2=5×m^2 |
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両辺を5で割って |
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5×n^2=m^2 |
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B |
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以下、こうしたAとBの操作は 交互に無限に繰り返すことになる。 |
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しかし、この操作が無限に続くことは、 |
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p→∞、q→∞ |
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を意味する。(5を因数に無限にもつ訳だから:p=5×5×5×5×5×・・・×何かの正の整数) |
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これは、√5が有限なp、qでは表現できないことであり、√5が有理数でないことを意味する。 |
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5を「素数」と言い換えると 任意の素数について無理数といえる。 |
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証明終 |
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