Rozszerzenie tematu liczb niewymiernych i dowodu nie wprost. Zakładając √2 = p/q (nieskracalny), dostajemy 2q²=p² → p parzyste → q parzyste → sprzeczność (miał być nieskracalny). Więc √2 jest niewymierny. Odkrycie to (przypisywane Hippasosowi, ok. 500 r. p.n.e.) było wstrząsem dla pitagorejczyków wierzących, że „wszystko jest liczbą wymierną".
Co się właśnie stało?
to długość przekątnej kwadratu o boku 1 (twierdzenie Pitagorasa: ) — konkretna, mierzalna długość. A jednak nie da się jej zapisać dokładnym ułamkiem . Udowadniamy to nie wprost: zakładamy, że się da, i dochodzimy do sprzeczności.
Dowód przez sprzeczność, krok po kroku:
Załóżmy przeciwnie — że jest wymierna, więc da się zapisać jako ułamek nieskracalny (bez wspólnych dzielników):
Podnosimy do kwadratu i mnożymy przez :
Skoro , to jest parzyste — a kwadrat liczby nieparzystej jest nieparzysty, więc jest parzyste: . Wstawiamy to z powrotem:
Teraz jest parzyste, więc też jest parzyste. Ale wtedy i są oba parzyste — mają wspólny dzielnik 2 — co przeczy założeniu, że ułamek był nieskracalny.
Sprzeczność oznacza, że założenie było fałszywe. Zatem nie jest żadnym ułamkiem — jest liczbą niewymierną.
Dlaczego to był wstrząs?
Odkrycia dokonali starożytni pitagorejczycy (ok. 500 r. p.n.e., przypisuje się je Hippasosowi z Metapontu). Wierzyli, że „wszystko jest liczbą" — czyli ułamkiem — więc istnienie długości, której nie sposób zapisać ułamkiem, zburzyło ich światopogląd. Legenda głosi, że Hippasos ujawnił ten sekret i został za to ukarany. To odkrycie zmusiło matematyków do rozszerzenia pojęcia liczby o liczby niewymierne (jak ) i zbudowania solidnych podstaw analizy.
Po co Ci to na maturze:
Dowód niewymierności to klasyczny przykład dowodu nie wprost: zakładasz zaprzeczenie tezy i wyprowadzasz sprzeczność, co dowodzi tezy. Dowody nie wprost to obowiązkowy element matury rozszerzonej — ten schemat (założenie → wyprowadzenie → sprzeczność) przenosi się na wiele innych zadań.
Zapamiętaj: zmusza i do parzystości — sprzeczność z nieskracalnością. Dlatego jest niewymierna, a metoda „nie wprost" to jedno z najpotężniejszych narzędzi dowodowych.
Nie — √2 jest liczbą niewymierną, co dowodzi się przez sprowadzenie do sprzeczności (dowód nie wprost).
Zakładamy przeciwieństwo tezy i pokazujemy, że prowadzi do sprzeczności — co dowodzi tezy.
Długością przekątnej kwadratu o boku 1 (z twierdzenia Pitagorasa: 1²+1²=2).