Bài 1:
Cách 1: Giả sử 2 \sqrt{2} 2 là số hữu tỉ, nghĩa là tồn tại a , b a,b a , b nguyên dương sao cho a b = 2 \dfrac{a}{b}=\sqrt{2} b a = 2
Suy ra tồn tại n n n thỏa tập P P P ={n 2 n\sqrt{2} n 2 | n n n và n 2 n\sqrt{2} n 2 là số nguyên dương}
Gọi j = k 2 j=k\sqrt{2} j = k 2 là phần tử nhỏ nhất của P P P
j ( 2 − 1 ) = ( j − k ) 2 j(\sqrt{2}-1)=(j-k)\sqrt{2} j ( 2 − 1 ) = ( j − k ) 2 là một số nguyên dương nên ( j − k ) 2 ∈ P (j-k)\sqrt{2} \in P ( j − k ) 2 ∈ P
Lại có ( j − k ) 2 = k ( 2 − 2 ) < k 2 = j (j-k)\sqrt{2}=k(2-\sqrt{2})<k\sqrt{2}=j ( j − k ) 2 = k ( 2 − 2 ) < k 2 = j
Giờ ta có phần tử thuộc P P P còn nhỏ hơn cả phần tử nhỏ nhất của P P P mâu thuẫn với nguyên lý thứ tự.
Vậy 2 \sqrt{2} 2 là số vô tỉ.
Cách 2: Giả sử 2 \sqrt{2} 2 là số hữu tỉ nên tồn tại a , b a,b a , b nguyên dương sao cho a b = 2 \dfrac{a}{b} =\sqrt{2} b a = 2
↔ a 2 = 2 b 2 \leftrightarrow a^2=2b^2 ↔ a 2 = 2 b 2
→ a ⋮ 2 \to a\vdots 2 → a ⋮ 2
Đặt a = 2 a 0 a=2a_0 a = 2 a 0
↔ 2 a 0 2 = b 2 \leftrightarrow 2a_0^2=b^2 ↔ 2 a 0 2 = b 2
→ b ⋮ 2 \to b \vdots 2 → b ⋮ 2
Đặt b = 2 b 0 b=2b_0 b = 2 b 0
↔ a 0 2 = 2 b 0 2 \leftrightarrow a_0^{2}=2b_0^2 ↔ a 0 2 = 2 b 0 2
Vậy 2 = a 0 b 0 \sqrt{2}=\dfrac{a_0}{b_0} 2 = b 0 a 0
Và cứ tiếp tục tục như vậy cho ta:
a > a 0 > a 1 > . . . > a n > . . . a>a_0>a_1>...>a_n>... a > a 0 > a 1 > . . . > a n > . . . và b > b 0 > b 1 > . . . > b n > . . . b>b_0>b_1>...>b_n>... b > b 0 > b 1 > . . . > b n > . . .
Nhưng số phần tử nguyên dương nhỏ hơn a , b a,b a , b chỉ có hữu hạn.
Suy ra 2 \sqrt{2} 2 là số vô tỉ.
Last edited by a moderator: 25 Tháng tám 2014