證明$\sqrt3 + \sqrt5$是無理數。


已知: 

$\sqrt3\ +\ \sqrt5$

要求: 

我們必須證明$\sqrt3\ +\ \sqrt5$ 是一個無理數。

解答

假設,相反地,$\sqrt3\ +\ \sqrt5$ 是有理數。

因此,我們可以找到整數a和b($≠$ 0),使得  $\sqrt5\ +\ \sqrt3\ =\ \frac{a}{b}$。

其中a和b互質。

現在,

$\sqrt5\ +\ \sqrt3\ =\ \frac{a}{b}$

$\sqrt3\ =\ \frac{a}{b}\ -\ \sqrt5$

兩邊平方:

$(\sqrt{3} )^{2} \ =\ \left(\frac{a}{b} \ -\ \sqrt{5}\right)^{2}$

$3\ =\ \left(\frac{a}{b}\right)^{2} \ +\ 5\ -\ 2\sqrt{5}\left(\frac{a}{b}\right)$

$3\ =\ \frac{a^{2}}{b^{2}} \ +\ 5\ -\ 2\sqrt{5}\left(\frac{a}{b}\right)$

$2\sqrt{5}\left(\frac{a}{b}\right) \ =\ \frac{a^{2}}{b^{2}} \ +\ 5\ -\ 3$

$2\sqrt{5}\left(\frac{a}{b}\right) \ =\ \frac{a^{2}}{b^{2}} \ +\ 2$

$2\sqrt{5}\left(\frac{a}{b}\right) \ =\ \frac{a^{2} \ +\ 2b^{2}}{b^{2}}$

$\sqrt{5} \ =\ \frac{a^{2} \ +\ 2b^{2}}{b^{2}} \ \times \ \frac{b}{2a}$

$\sqrt{5} \ =\ \frac{a^{2} \ +\ 2b^{2}}{2ab}$

這裡,$\frac{a^{2} \ +\ 2b^{2}}{2ab}$是有理數,但$\sqrt{5}$是無理數。

但是,有理數  $≠$  無理數。

這個矛盾是由於我們錯誤地假設$\sqrt3\ +\ \sqrt5$ 是有理數而產生的。

所以,這證明了$\sqrt3\ +\ \sqrt5$是一個無理數。

更新於: 2022年10月10日

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