به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
سایت پرسش و پاسخ ریاضی
0 امتیاز
393 بازدید
در دبیرستان و دانشگاه توسط Just_A_User (3 امتیاز)
ویرایش شده توسط AmirHosein

استدلال زیر را در نظر بگیرید:

  1. عددِ ۳/۱۴ خود عددی گویاست، عدد ۳/۱۴۱ نیز عددی گویاست و ۳/۱۴۱۵ نیز عددی گویاست.
  2. این را می‌توان تا بی‌نهایت ادامه داد و در بی‌نهایت به عدد $\pi$ می‌رسیم.
  3. بنابراین، $\pi$ خود عددی گویاست!

مشکل این استدلال در چیست؟

توسط rafig256 (646 امتیاز)
+1
شما نمی توانید به نقطه ی بی نهایت برسید. بی نهایت عددی حقیقی نیست که بتوانید به آن برسید.
توسط Just_A_User (3 امتیاز)
–2
@rafig256 منظور این نبود که به بی‌نهایت برسیم، منظور این بود که با بی‌نهایت بار تکرار، در نهایت آن نتیجه به‌دست می‌آید (این اصطلاحات در حد زیاد گفته می‌شود).
توسط AmirHosein (19,620 امتیاز)
+1
@Just_A_User صرفا پیرامون جمله و منطق دیدگاهی که نوشتید: اگر به بینهایت نمی‌توانید برسید، آنگاه چگونه یک عمل را بینهایت بار می‌خواهید تکرار کنید؟

3 پاسخ

+1 امتیاز
توسط Saeid Ghorbani (87 امتیاز)
انتخاب شده توسط AmirHosein
 
بهترین پاسخ

بنام خداوند بخشنده و مهربان

با توجه به اینکه اشاره‌ای به منبع این سوال نکردید و من هم اطلاعی از پیش‌زمینه‌ی ریاضی شما ندارم. سعی می‌کنم با کمترین اطلاعات لازم(اطلاعاتی در حد کتاب ریاضی سال نهم) به شما پاسخ دهم.

پاسخ: مشکل این استدلال در قسمت 2 و عبارت: ((این را می‌توان تا بی‌نهایت ادامه داد))‌ است. برای چرایی این مشکل به تعریف اعداد گویا مراجعه می‌کنیم. می‌دانیم که عددی را گویا گویند که بصورت کسر $\dfrac{a}{b} $ باشد که در آن $a$ و $b$ عددهای صحیح و $b \neq 0$. حال به سراغ نمایش اعشاری اعداد گویا می‌رویم. اعداد گویا سه نمایش اعشاری دارند:

1. نمایش اعشاری متناهی (مختوم): در این نمایش اعشاری عددهای گویا، بعد از تقسیم صورت بر مخرج باقی مانده صفر شده و تقسیم پایان می یابد. مانند:

$ \dfrac{1}{2}=0.5$ و $ \dfrac{6}{48}=0.125$.

2. نمایش اعشاری نامتناهی (متناوب ساده): در این نمایش اعشاری عددهای گویا، بعد از تقسیم صورت بر مخرج یک یا چند عدد بعد از ممیز تکرار شده و با قیمانده صفر نمی‌شود. مانند:

$ \dfrac{1}{3}=0.33333...$ و $ \dfrac{4}{18}=0.22222...$.

3. نمایش اعشاری نامتناهی (متناوب مرکب): در این نمایش اعشاری عددهای گویا، بعد از تقسیم صورت بر مخرج، عدد بعد از ممیز، پس از چند رقم غیرتکراری به رقم تکراری می‌رسد و باقیمانده صفر نمی‌شود. مانند:

$ \dfrac{5}{6}=0.83333...$ و $ \dfrac{7}{6}=1.166666...$.

این تعریف نشان می‌دهد که: (هیچ عدد گویایی وجود ندارد که ارقام بعد از اعشار آن به تعداد نامتناهی غیر تکراری باشند.) یعنی این‌که بعد از تقسیم صورت بر مخرج، روند اعداد بعد از اعشار باید گونه‌ای است که بعد از تعداد متناهی عدد، یا به پایان می‌رسند یا تکرار می‌شوند. در مورد عدد $ \pi $ و اعداد گنگ دیگر این روند هیچ‌گاه به پایان نمی‌رسد و هیچ‌گاه نیز اعداد تکرار نمی‌شوند. یعنی برای عدد $ \pi $ هیچ‌گاه اعداد بعد از اعشار با نظم خاصی تکرار نمی‌شوند به همین دلیل در مجموعه‌ی اعداد گویا قرار نمی‌گیرند. با توجه به توضیحات داده شده امیدوارم متوجه اشتباه استدلالی که بیان کردید شده باشید.

توسط قاسم شبرنگ (3,025 امتیاز)
از کجا میدانید که روند در پی تکرار نمی شود؟همه جملات  دنباله مربوط به پی که قابل تجربه نیست!
توسط Saeid Ghorbani (87 امتیاز)
+1
ممنون از دیدگاه شما، در پاسخ به شما باید بگویم که پاسخ من در حد اطلاعات متوسطه‌ی اول است، پس از یک نظر جنبه‌ی توصیفی دارد و اثبات دقیق نیست، برای پاسخ دقیق به این سوال می‌توان با ارجاع به اثبات گنگ بودن عدد پی و بیان اینکه چون گنگ است پس هیچ‌گاه نمی‌توان کسری یافت که با آن برابر شود، یا با هیچ نمایش اعشاری‌ای که برای اعداد گویا بیان کردیم قابل بیان نیست، سوال را پاسخ داد. دیگر اینکه چون دنباله‌ی مربوط به پی قابل تجربه نیست، پس نمی‌توان با قطعیت در مورد گنگ یا گویا بودنش نظر داد، زیرا در مورد اعداد گویا می‌توان با قطعیت در مورد نمایش اعشاری آن‌ها صحبت کرد، لااقل با امکانات موجود برای محاسبه‌ی آن‌ها.
توسط AmirHosein (19,620 امتیاز)
@قاسمـشبرنگ پاسخی که آقای @Saeid_Ghorbani دادند برای پرسش نوشته‌شده توسط پرسشگر کافی است. پرسش‌کننده می‌گوید چون با قطع‌کردن عدد $\pi$ یک کسر داریم، خود عدد $\pi$ عددی گویا است. آًقای قربانی در حال اشاره هستند که برای گویا بودن، خود عدد اصلی باید یک کسر باشد و سپس به اینکه چه عددهای اعشاری‌ای کسر هستند اشاره کرده‌اند و گفته‌اند چون استدلالی که در متن پرسش آورده‌اید هیچ یک از این سه حالت را اثبات نکرده‌است پس در واقع استدلالتان یک «اثبات» حساب نمی‌شود.
پس به پرسشِ «آیا این اثبات درست است؟» پاسخ داده‌اند و اشکال اثبات را اشاره کرده‌اند. خود پرسش اصلی این نیست که عدد $\pi$ گنگ است را اثبات کنید.
0 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (3,025 امتیاز)

سلام. در اینکه حد دنباله ای با جملات گویا عددی گنگ باشد مشکلی نیست. در واقع چنین نیست که حد هر دنباله با مقادیر گویا گویا باشد.

در واقع اگر به ساختار و روش ساختن اعداد حقیقی به روش ددکیند و دیگران توجه شود رخنه ها یا شکافها که در واقع همان اعداد گنگ هستند به صورت حد دنباله های با مقادیر گویا تعریف می شوند.

$ \Box $

0 امتیاز
توسط AmirHosein (19,620 امتیاز)

آیا عددِ $1.2345$ با عددِ $1.234$ برابر است؟

خیر! علت؟ تفاضل این دو عدد صفر نیست، عدد نخست در واقع بزرگترِ اکید از عدد دوم است.

اکنون از خودتان بپرسید آیا عدد $\pi$ با هیچ یک از عددهایی که گفته‌اید برابر است؟ خیر. شما یک دنباله از عددهای گویا ساخته‌اید که تفاضل هر عضو آن از عدد $\pi$ از تفاضل عضو قبلی و $\pi$کوچکتر می‌شود. خیلی هم عالی. ولی آیا تفاضل $\pi$ با هیچ یک از این عددها صفر هم می‌شود؟ پس تا اینجا فقط با داشتن این دنباله‌ای که ساخته‌اید هیچ چیزی در مورد گنگ یا گویا بودنِ $\pi$ ثابت نمی‌شود.

اگر گزاره‌ای مانندِ «حدِ یک دنباله از عددهای گویا، عددی گویا می‌شود» را ثابت کرده‌بودید، آنگاه این دنباله‌ای که ساختید بعلاوهٔ این گزاره با هم نتیجه خواهند داد که $\pi$ گویا است. اما آیا چنین گزاره‌ای را ثابت کرده‌اید؟ اگر بلی اثباتش را در بالا اضافه کنید، یا اگر فرد دیگری ثابت کرده‌است و در کتاب یا مقاله‌ای آورده‌شده‌است، مشخصات آن مرجع را بیفزائيد.

در اینجا خیلی سریع و راحت برایتان نشان می‌دهیم که این گزاره نادرست است. چگونه؟ کافیست یک عدد که گنگ بودنش را ثابت کرده‌ایم مثال بزنیم به همراه یک دنباله از عددهای گویا که حدش آن عدد گنگ شود.

نخستین عدد گنگی که اثبات گنگ بودنش را دیده‌اید معمولا $\sqrt{2}$ است. این عدد ریشهٔ مثبتِ برابریِ $x^2-2=0$ است. روش عددیِ نیوتن برای حل برابری‌های تک‌متغیره را به یاد آورید. با استفاده از این روش می‌توانید یک دنباله از عددهای گویا بسازید که حد آن پاسخِ برابری، یعنی $\sqrt{2}$ شود. حدس اولیه برای حل عددی این برابری را $x_1=1$ در نظر بگیرید. با روشِ عددیِ نیوتن این حدس با فرمول زیر به روز می‌شود.

$$x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)}$$

که در اینجا $f(x)=x^2-2$ و در نتیجه $f'(x)=2x$ است. پس داریم

$$\begin{array}{rcl} x_2 & = & 1-\frac{-1}{2}=\frac{3}{2}\\ x_3 & = & \frac{3}{2}-\frac{\frac{9}{4}-2}{3}=\frac{17}{12}\\ \vdots & & \vdots \end{array}$$

اینکه همهٔ عضوهای این دنباله عددهایی گویا هستند از اینجا نتیجه می‌شود که هر عضو نسبت به عضو پیشین با فرمولِ $x_{n+1}=x_n-\frac{x_n^2-2}{2x_n}$ محسابه می‌شود. پس با یک استقرای ریاضیِ ساده و اینکه تفاضل و توان و ضرب و تقسیم عددهای گویا، عددی گویا می‌دهند (و تعداد این عمل‌ها متناهی است!).

پس دنبالهٔ بالا یک دنباله با همهٔ عضوهایش عددهایی گویا است که حد آن یعنی $\sqrt{2}$ عددی گنگ است. این یک مثال نقض برای گزارهٔ «حدِ یک دنباله از عددهای گویا، عددی گویا است» می‌باشد.

پس متنی که نوشتید یک اثبات برای گویا بودنِ عددِ $\pi$ نمی‌شود.


حمایت مالی

کانال تلگرام محفل ریاضی
امروز : تاریخ شمسی اینجا نمایش داده می‌شود
...