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富山の高校受験 Part10 ★富山中部&富山&高岡★
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【Rits】立命館宇治中学校・高等学校【Part5】
51 :
おっちゃんです。
チョット、パッと思い浮かんだ或る定理の証明のメモ。

或る超越数xと、或る0、1とは同時に両方共に異なる実数なる代数的数rが何れも存在して、log_{x}|r| が有理数であったとする。

すると、或る有理数pが存在して、log_{x}|r|=p となるから、x^{p}=|r| から x^{2p}=r^2。
仮定から、固定された実数rについて、r≠0 かつ r≠1 だから、r^2>0 かつ r^2≠1、
従って、x^{2p}>0 であって x^{2p}≠1、故に、p≠0。仮定からxは超越数だから、x^{2p} も超越数である。
r^2 は代数的数だから、x^{2p}≠r^2。しかし、これは x^{2p}=r^2 なることに反し、矛盾する。

この矛盾は超越数xと、或る0、1とは同時に両方共に異なる実数なる代数的数rが何れも存在して、
log_{x}|r| が有理数としたことから生じたから、背理法が適用出来る。

故に、背理法を適用すると、任意の超越数xと、任意の r≠0 かつ r≠1 なるような
実数の代数的数rに対して、log_{x}|r| は無理数である。例えば、log_{π}|1+√2| は無理数である。

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