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二次無理數

鎖定
二次無理數(quadratic irrational number)是一類特殊的無理數,指滿足整係數二次方程的無理數,這個方程的另一個解稱為這個無理數的共軛數,稱這兩個二次無理數互為共軛數。二次無理數有下面性質:1.每個純循環連分數對應着一個大於1的二次無理數,它的共軛數是大於-1的負數;反之亦然。2.二次無理數的連分數都是循環的;反之亦然。1770年,柏林出版了歐拉(L.Euler)的數論專著《代數指南》,書中附有拉格朗日(J.-L.Lagrange)的《數論隨筆》,並稱上面的性質2為關於二次無理數的拉格朗日定理 [1] 
中文名
二次無理數
外文名
quadratic irrational number
所屬學科
數學
所屬問題
初等數論(連分數)
簡    介
滿足整係數二次方程的無理數

二次無理數基本概念

定義 一個複數α稱為二次無理數,如果它是某個整係數二次方程
ax2+bx+c=0
的根。特別地,當二次無理數α是實數時,我們就稱其為實二次無理數 [2]  。任何無限循環連分數表示二次無理數,任何二次無理數都可用無限循環連分數來表示。

二次無理數相關定理及概念

定理1α是二次無理數的充分必要條件是存在非平方的整數d,及有理數r,s,s≠0,使
特別地,α是實二次無理數的充分必要條件是d>0 [2] 
定理2 設整數d不是平方數,那麼形如
(r,s是有理數)的數的和、差、積、商仍然是這種形式。
定義 對於無限簡單連分數
,如果存在兩個整數s≥0,t>0使得
則我們就稱該連分數為循環連分數,並記為
例如a=[5,3,4,1,2,1,2,…],則這個循環連分數的s=3,t=2。
定理3 一個循環連分數必是實二次無理數,即是某個整係數二次不可約方程的根。反之亦然 [2] 
每個純循環連分數收斂於一個二次無理數α,滿足
,下面是其逆命題。
設α是一個二次無理數,滿足
,存在正整數p,q,d,其中d是非平方數,使得p
2.設d是非平方正整數,p和q是整數,
,則:
(1)若
,其中
,其中
,其中
是整數;
(2)若
,其中
,則
,其中p2和q2是整數;
(3)若
,其中
,則
,其中
是整數;
(4)每個
(5)只有有限多個不同的
(6)若
(1≤n≤m)是第一次重複出現的兩個數,則
,進而利用歸納法得到
對一切正整數i成立;
(7)若
,則對一切n有
(8)若n>1,則
,所以
(9)因為
,所以
,且
,於是
,因此n=1 [3] 
參考資料
  • 1.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海·第一卷:中國科學技術出版社,2002:第374頁
  • 2.    南基洙主編.教育部人才培養模式改革和開放教育試點教材 數學與應用數學專業系列教材 初等數論:中央廣播電視大學出版社,2002年05月第1版:第106頁
  • 3.    (英)布恩著;於秀源譯.數論入門:哈爾濱工業大學出版社,2011.03:第210頁