2的平方根(數學常數)

2的平方根(數學常數)

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2的平方根是一個無理數,是單位正方形對角線長d與其邊之比。

√2≈1.414213562。

基本介紹

  • 中文名:根號2
  • 外文名:Square Root of 2
  • 是否有理數:否 
  • 十進制:1.414213562±10^-9 
  • 發現人畢達哥拉斯學派的一名成員 
  • 特點:單位正方形的對角線長d與其邊之比 
  • 平方2 
  • 平方根:約1.18920711 
歷史沿革,數學性質,十進制展開,相關證明,間接證明,存在性的構造證明,連分數,最佳有理逼近,三角函式,

歷史沿革

公元前500年左右,古希臘畢達哥拉斯(Pythagoras)學派的一名成員發現,單位正方形的對角線長d與其邊長是不可通約的,即,d與邊長的比值不是有理數,由畢達哥拉斯定理及圖1.14可得
這表明
。用現代術語來說,這位古希臘人發現了
無理性。這一發現破壞了畢達哥拉斯學派宇宙和諧的美妙圖景,引發了一場危機。(即第一次數學危機
2的平方根
圖1.14
紙張尺寸在國際間最常使用的是ISO所制定的標準,在1922年通過,並將尺寸冠以編號例如A4B5等等。此標準源自德國,定義了A、B、C三組紙張尺寸,C組紙張尺寸主要用於信封。另外,有些國家也有自己的標準,如美國、日本。在不同年代,全球各地也有當地通用的紙張尺寸。在書籍、卡片、信封以及日常書寫用紙上,使用統一的紙張尺寸大大提高了生活便利性。國際標準(ISO 216)
早在1786年,一位德國的科學家利希滕貝格(Georg Christoph Lichtenberg)就發現長寬比為
矩形具有許多特點。在20世紀初期Walter Porstmann將此概念套用在一系列紙張尺寸的制定。隨著各國逐漸採用,後來此標準被定為國際標準(ISO 216)。此標準的特色是紙張尺寸的長寬比均為
(約為1.4142)。同系列但不同尺寸的紙張,其幾何比例相同,因此可以直接縮放影印而不會造成紙面圖案有邊緣裁切的問題。
A的制定基礎首先是求取一張長寬比為
且面積為1平方米(m)的紙張。因此這張紙的寬長分別為841毫米和1189毫米(長寬比為
:1),並且編號為A0。若將A0紙張的長邊對切為二,則得到兩張A1的紙張,其寬長均為594毫米和841 毫米。依此方式繼續將A1紙張對切,則可以依序得到A2、A3A4等等紙張尺寸。在制定標準時,尺寸均以整數為準,因此對切的紙張尺寸若帶有小數(小於1 毫米)則會捨入計算。
B系列的制定基礎首先是求取寬邊的長度為1米且面積為
平方米(m2)的紙張。因此這張紙的寬長分別為1000 毫米和1414毫米(長寬比為
:1),並將其編號為B0。若將B0紙張的長邊對切為二,則得到兩張B1的紙張,其寬長均為707毫米和1000 毫米。依此方式繼續將B1紙張對切,則可以依序得到B2、B3、B4等等紙張尺寸。和A系列相比,B系列的紙張面積是同號A系列的
倍,例如B4紙張面積是A4的
倍。
C系列的制定基礎是將A系列和B系列的尺寸作幾何平均而求得的。例如C4的紙張尺寸是A4和B4尺寸的幾何均,且紙張長寬比仍為
:1。這樣一來,C4的尺寸系介於A4和B4之間,A4的紙張可以裝入C4大小的信封袋中,而C4的紙張可以裝入B4大小的信封袋中。

數學性質

十進制展開
沒有周期。
2的平方根
根號2算法
複數
絕對值定義是
,而且,
它還是平面直角坐標系中點
到點
的距離。
2的平方根
線段f的長度為根號2

十進制展開

1.41421356237309504880168872420969807856967187537694807317667973799073247846210703885038753432764157...

相關證明

間接證明

不是有理數
證明(間接的):假設該命題是假的,於是
是一個有理數並且能被寫成
的形式,其中整數m和n均不為0。我們可以進一步假設
互素的(否則約分這個分數)。
套用對於任意的整數p都成立的下列基本事實:
(ⅰ)若p是偶數,則
能被4整除
(ⅱ)若p是奇數,則
也是奇數
若對(4.4)兩邊平方,則得到
因此平方
是偶數。於是,根據(ⅱ)的換位知
也一定是偶數。同時根據(ⅰ),知
一定能被4整除,而據(4.5)這意味著
是偶數。因此,m和n都是偶數。但這與
互素的事實矛盾。
這一矛盾表明所做的假設,即
有理數,是假的。因此
不是有理數。證畢。

存在性的構造證明

我們證明疊代
收斂於一個數
,即
,其中
步驟1:證明對於
,有
這對於
是正確的。而且,對某個固定的
,從
以及(4.10),我們看出也有
。根據歸納法原理我們得到,對於
,有
步驟2:證明對於
,有
這個命題對於
是正確的。若對一個固定的n有
,則由伯努利不等式推出:
因此
。根據歸納法原理我們得到,對於
有關係
步驟3:從(4.10)得到
因此序列(
)是遞減的並且有下界。從而關於遞減序列的收斂性判據知存在極限
若在方程(4.10)兩邊取極限,則得到
這意味著
,從而
對於一切
的成立,我們斷定
。因此
。證畢。
表4.1 √2的逐次近似值
(分數)
(分數)
2
1
1.5
1.33
1.4166
1.4117
1.414215
1.414211
1.414213562
1.414213562
從表4.1 一眼就看出

連分數

恆等式
通過反覆帶入可得
,等等。
連分數

最佳有理逼近

。對於實數用有理數逼近的誤差,有估值
對於
我們得到典範近似分數
因此
分母
的最佳有理逼近,由
得誤差估計
的有理數逼近如下:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
...(OEIS中的數列
無限接近

三角函式

sec45°=
csc45°=

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