證明$\sqrt5$是無理數。
求解:
我們需要證明$\sqrt5$是無理數。
解答:
我們知道,
如果$p$是一個素數,並且如果$p$整除$a^2$,那麼$p$整除$a$,其中$a$是一個正整數。
現在,
讓我們假設,與之相反,$\sqrt5$是有理數。
因此,我們可以找到整數$a$和$b (≠ 0)$,使得$\sqrt5= \frac{a}{b}$。
其中$a$和$b$互質。
⇒ $(\sqrt5)^2= (\frac{a}{b})^2$
⇒ $5 = \frac{a^{2}}{b^{2}}$
⇒ $5b^2 =a^2$
因此,$5$整除$a^2$
這意味著,
$5$整除$a$。
所以,我們可以寫成$a = 5c$,其中$c$是某個整數。
⇒ $a^2 = 25c^2$
⇒ $5b^2 = 25c^2$ (使用,$5b^2= a^2$)
⇒ $b^2 = 5c^2$
因此,5整除$b^2$。
這意味著,
$5$整除$b$。
因此,$a$和$b$至少有$5$作為公因子。
但這與$a$和$b$除了1之外沒有其他公因子的事實相矛盾。
這種矛盾是由於我們錯誤地假設$\sqrt5$是有理數而產生的。
所以,我們得出結論,$\sqrt5$是無理數。
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