要证明当整数 n 不是立方数时,n 的立方根必为无理数,我们可以从无理数的定义和立方数的性质出发。以下是详细的证明过程:
无理数的定义
无理数是不能表示为两个整数之比的实数,即不能表示为分数形式 a/b,其中 a 和 b 是整数,且 𝑏≠0。
立方数的定义
立方数是一个整数的三次幂,即存在整数 k 使得 n=k^3。
证明过程
假设的提出: 假设存在一个整数 𝑛n,它不是立方数,但我们假设它的立方根是有理数。这意味着存在两个整数 a 和 b(且 𝑏≠0),使得 n 的立方根可以表示为 a/b 。
立方根的有理数假设: 根据假设,我们可以写出: \sqrt[3]{n}=a/b,将两边立方,得到: n=a^3/b^3
矛盾的发现: 由于 n 是整数,a^3/b^3 也必须是整数。这意味着 a^3 必须是b^3 的倍数。因此,存在整数 k 使得 a^3=kb^3 。
整数性质的利用: 由于 a^3 和 b^3 都是整数的立方,我们可以得出 a 和b 必须是 k 的立方根的倍数。即存在整数 m 和 n 使得 𝑎=𝑘𝑚 和 b=ln。
重新构造立方数: 将 a 和 b 的表达式代入 n=a^3/b^3 中,我们得到:
n=(km)^3/(ln)^3=k^3m^3/l^3n^3=(k/l)^3*m^3/n^3
这表明 n 是(k/l)^3 的倍数,即 n 是一个立方数,这与我们的初始假设矛盾。
结论: 由于我们的假设导致了矛盾,我们得出结论:如果整数 n 不是立方数,那么 n 的立方根不能是有理数,因此它必须是无理数。
结论
通过上述证明,我们得出结论:当整数 n 不是立方数时,n 的立方根必为无理数。这一结论基于无理数和立方数的定义,以及对整数性质的逻辑推理。