■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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