본문 바로가기
수학

자연상수 e가 무리수인 이유 알아보기

by 여행과 수학 2022. 11. 7.
반응형

자연상수 e의 정의

1. n=01n!=e

2. limn(1+1n)n=e

3. 1e1xdx=e

 

자연상수 e가 무리수인 이유

e의 테일러 급수를 이용하여 e가 무리수인 이유를 증명해보자.

 

ex의 테일러급수 식은

ex=1+x1!+x22!+x33!++xnn!+

x=1을 대입하면,

ex=1+11!+12!+13!++1n!+

 

이제 e가 유리수라고 가정하자. e=mn으로 나타내자. ( m,n 은 정수)

e=mn=(1+11!+12!++1n!)+(1(n+1)!+1(n+2)!+)

 

양변에 n! 을 곱하면,

m(n1)!=(n!+n!1!+n!2!++n!n!)+(1(n+1)+1(n+1)(n+2)+)

m(n1)!n!+n!1+n!2!++n!n! 는 모두 정수이고

0<1n+1+1(n+1)(n+2)+1(n+1)(n+2)(n+3)+

<1n+1+1(n+1)(n+1)+1(n+1)(n+1)(n+1)+

=1n+1+1(n+1)2+1(n+3)3+

=1n+111n+1=1n<1

 

따라서 1n+1+1(n+1)(n+2)+1(n+1)(n+2)(n+3)+ 는 소수이다.

m(n1)!=(n!+n!1!+n!2!++n!n!)+(1(n+1)+1(n+1)(n+2)+)

 

이는 e가 유리수라는 가정에 모순이다. 따라서 e는 무리수이다.

728x90