Liczby niewymierne

Ten artykuł od 2023-01 wymaga zweryfikowania podanych informacji. Należy podać wiarygodne źródła w formie przypisów bibliograficznych. Część lub nawet wszystkie informacje w artykule mogą być nieprawdziwe. Jako pozbawione źródeł mogą zostać zakwestionowane i usunięte. Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary) Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Liczby niewymierne – liczby rzeczywiste niebędące wymiernymi, czyli niebędące ilorazami liczb całkowitych^[1][2], czasem oznaczane różnicą zbiorów: ${\displaystyle \mathbb {R} \backslash \mathbb {Q} }$^[3]. Przykłady to:

• pierwiastek kwadratowy z dwójki (${\displaystyle {\sqrt {2}}}$);
• inne pierwiastki arytmetyczne z liczb naturalnych niebędące liczbami naturalnymi, np. ${\displaystyle {\sqrt {99992}}}$^{[potrzebny przypis]};
• liczba pi (π)^[4];
• podstawa logarytmu naturalnego (e)^[5];
• stała Gelfonda-Schneidera ${\displaystyle 2^{\sqrt {2}}}$;
• ${\displaystyle {\sqrt {2}}^{\sqrt {2}}}$^[6];
• ${\displaystyle \log _{2}9}$^[6];
• stała Apéry’ego ${\displaystyle A:=\zeta (3):=\sum \limits _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n^{3}}}}$^[3].

Rozwinięcie dziesiętne liczby niewymiernej jest nieskończone i nieokresowe^[1]. Przez to przykładem liczby niewymiernej jest też 0,123456789101112131415... – konkatenacja zapisów dziesiętnych kolejnych liczb naturalnych^{[potrzebny przypis]}.

Dzieje badań

Najstarsze opisy niewymierności pochodzą ze starożytnej Grecji^[1], konkretniej od Pitagorejczyków, którzy wykazali niewymierność liczby ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$^[3]. Zauważyli oni, że przekątna kwadratu o boku 1, możliwa do obliczenia twierdzeniem Pitagorasa, jest niewspółmierna z bokiem^{[potrzebny przypis]}. Potem udowodniono niewymierność innych stałych^[3]:

stała	dowód niewymierności
	data	autor
e	1737	Leonhard Euler
π	1760	Johann Heinrich Lambert
${\displaystyle \zeta (3)}$	1979	Roger Apéry(inne języki)

Własności

• Zbiór liczb niewymiernych jest gęsty i nieprzeliczalny^[7].
• Liczba niewymierna podniesiona do potęgi niewymiernej może być wymierna. Inaczej, istnieją takie liczby niewymierne ${\displaystyle a}$ i ${\displaystyle b,}$ że liczba ${\displaystyle a^{b}}$ jest wymierna. Przykłady to^[6]:

${\displaystyle {\sqrt {2}}^{\log _{2}9}=2^{{\frac {1}{2}}\log _{2}(3^{2})}=2^{\log _{2}3}=3,}$

${\displaystyle ({\sqrt {2}}^{\sqrt {2}})^{\sqrt {2}}=({\sqrt {2}})^{({\sqrt {2}}^{2})}=({\sqrt {2}})^{2}=2.}$

• O własnościach niektórych potęg z niewymiernymi wykładnikami mówi twierdzenie Gelfonda-Schneidera^[6].
• Liczba niewymierna do potęgi wymiernej może być wymierna lub nie: ${\displaystyle {\sqrt {2}}^{2}=2\in \mathbb {Q} ,{\sqrt {2}}^{3}=2{\sqrt {2}}\notin \mathbb {Q} }$.
• Każdą liczbę niewymierną można rozwinąć w nieskończony ułamek łańcuchowy; skończone ułamki łańcuchowe przedstawiają liczby wymierne^[8].
• Liczby niewymierne wypełniają luki w przekrojach Dedekinda zbioru liczb wymiernych ${\displaystyle \mathbb {Q} }$ dając w efekcie przestrzeń zupełną^{[potrzebny przypis]}.
• Jako podprzestrzeń linii prostej ${\displaystyle \mathbb {R} ,}$ zbiór liczb niewymiernych jest homeomorficzny z przestrzenią Baire’a, czyli ze zbiorem wszystkich funkcji ${\displaystyle f\colon \mathbb {N} \to \mathbb {N} }$^{[potrzebny przypis]}.

Zobacz też

Zobacz hasło liczba niewymierna w Wikisłowniku

• dowód niekonstruktywny
• twierdzenie Gelfonda-Schneidera
• liczba przestępna
• niewspółmierność interteoretyczna

Przypisy