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Σ1/2^(n^2)が無理数であることの証明

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https://twitter.com/tria_math/status/1391065311827226627?s=19
このツイートの問題の証明を2つ紹介したいと思います。

問題
n=012n2が無理数であることを示せ。

x=n=012n2とおきます。

1つ目は短い証明です。

(証明1)
xが有理数であるとき循環小数(有限小数の場合は0が循環すると見做す)となるが、x2進法において明らかに循環しないので無理数である。

2つ目は、nxの小数部分がいくらでも小さくできることからxが無理数であることを示すというよくある手法を使います。

(証明2)
xが有理数であると仮定しx=nm(m>0)とおく。
このとき、2k2xの小数部分は0でないので1m以上であるが、kが十分大きいときに矛盾する。

(余談)
証明1の方法はn2の部分を色々変えて遊べますね。

投稿日:202158
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tria_math
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