■書ききれなかった数の話(その6)

 πとeは最も有名な超越数ですが,π+e,πeのうち,少なくとも一方は無理数であることはわかっています.背理法を使って証明してみましょう.

[Q]π+e,πeのうち,少なくとも一方は無理数であることを示せ.

[A]どちらも有理数であるならば,

  x^2−(π+e)x+πe=0

は有理数の係数をもつ方程式で,その根はπとeであるが,それはπとeは超越数であるという事実に反する.

 (誰もがそう信じているが)どちらも無理数であることが証明できれば素晴らしいのであるが,その証明はいまだ存在しない.

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[Q]π+e,π−eの両方が代数的数であることはあり得ないことを証明せよ.

[A]代数的数は加法と乗法について閉じている.もしそうだとしたら,(π+e)+(π−e)=2πも代数的数であることになり矛盾.

[Q]πe,π/eの両方が代数的数であることはあり得ないことを証明せよ.

[A]代数的数は加法と乗法について閉じている.もしそうだとしたら,(πe)・(π/e)=π^2も代数的数であることになり矛盾.

[Q]π+e,πeのうち,少なくとも一方は超越数であることを証明せよ.

[A]?

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