非构造性证明:无理数的次方能否为无理数

非构造性证明是“表述存在性的命题定理”的一种证明方式:证明的过程中,不举例而只证明语句是否正确。非构造性证明很多时候依赖于排中律数学结构主义数学不允许非构造性证明。




原文问题:

If we raise an irrational number to an irrational power, can the result be rational? Hint : Show that it can by considering √x ^ √x and arguing by cases.

译文:

如果我们计算一个无理数的无理数次方,结果可能是有理数吗?提示:通过思考√x ^ √x证明可能性。


证明,设x为有理数, √x为无理数:

  1. 如果√x ^ √x为有理数,证明完毕。
  2. 如果√x ^ √x为无理数, 计算(√x ^ √x) ^ √x = √x^ (√x * √x ) = √x ^ x = x,证明完毕。

所以,无理数的无理数次方可能是有理数。注意这里的第二个情况并不是反证法:反证法是利用相反的结论作为条件又推翻之前假设的结论,从而证明之前结论的否定,即(p -> ┐p) -> ┐p。而这里的第二个情况依旧是为了证明本语句的正确性。我们并没有真正计算出一个√x ^ √x的结果(例如√2 ^ √2)是什么有理数还是什么无理数,但还是证明了这个语句的正确性。


另外举一个经典的非构造性证明栗子:

考虑一种新的游戏:A'、B'在黑板上轮流写下2到2000中的任意一个整数(含边界,A'先写),但不能写下任何黑板上已存在的数的因子。在这个游戏中谁有必胜策略?

如果A'有必胜策略,那么A在原游戏中也采用这个策略。注意,1在以后的过程中再也不能写上了(因为它是任何数的因子),也就相当于“轮流写下2到2000中的任意一个整数”这个规则了。由于在新游戏中A'有必胜策略,所以在原游戏中,A有必胜策略。

如果B'有必胜策略,那么A在原游戏中先写上1。这就相当于构建了上述新游戏,B是新游戏中的A',A是新游戏中的B'。由于在新游戏中B'有必胜策略,所以在原游戏中,A有必胜策略。

综上所述,A有必胜策略。

上述证明过程中并没有找出具体的必胜策略,但是仍然证明了A有必胜策略。




参考:

  1. Mathematics for Computer Science
  2. 非构造性证明
posted @ 2017-11-05 01:27  QiuhaoLi  阅读(2412)  评论(0编辑  收藏  举报