■超越数とその仲間たち(その88)

  an=(1+1/n)^n

  2≦(1+1/n)^n<3

  (1+1/n)^n→e

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[1]an<2+5/6であることを示したい.

  an≦1+1/1!+1/2!+1/3!+・・・+1/n!

また,2^n-1≦n!より,n>5のとき

  an<1+1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+1/2^4+・・・+1/2^n-1

  an<1+1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+1/2^4(1+1/2+1/2^2+・・・+1/2^n-5)

<1+1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+2/16

<1+1+1/2+1/6+1/24+1/8=2+5/6

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[2]2<e<3が無理数であることを示したい.

 eが有理数e=m/nであると仮定する.すると

 e=Σ1/k!+exp(θ)/(n+1)!なる0<θ<1が存在する.

両辺にn!をかけると

  n!e=Σn!/k!+exp(θ)/(n+1)

  n!e−Σn!/k!=exp(θ)/(n+1)

左辺は整数,右辺が整数となるためには

  1<exp(θ)/(n+1)<3/(n+1)

より,n=1でなければならない.→eは自然数→eが有理数であることに矛盾する.

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