序言
《编码》这本书曾经在我的豆瓣“想读”列表中躺了很久,大概在今年年初才开始看。但读着读着发现书中的电路图越来越多,而我的阅读热情也随之被慢慢浇灭。五月初的时候,终究还是把它合上,并在豆瓣上羞愧难当地将其标注为“读过”。
抛开晦涩的电路图不谈,书中有一句话吸引了我的注意力
第一次读到这里时,我想作者应当会在下一段给出具体的证明过程——结果居然没有。难道作者觉得两侧的空白太小了,不足以写下他所发现的美妙证法?
受好奇心的驱使,我便试着证明书中的这个结论。
不过正式开始前,还得明确一下命题:对于任意的正整数a
和b
(a
不等于b
),10的a
次幂和2的b
次幂不相等。
先证明一条引理
为了证明上面的命题,需要先证明一条引理:对于任意的正整数a
,5的a
次幂是一个奇数。可以用数学归纳法来证明。
首先验证a
为1时命题成立。由于5的1次幂为5,并且5是一个奇数,所以命题成立;
接着,假设a
为k
时命题成立,将5的k
次幂写成2n+1
的形式,当a
为k+1
时,
因此,5的k
次幂也是一个奇数。因此,该命题对于任意的正整数a
都是成立的。
同理可证:对于任意的正整数a
,2的a
次幂是偶数。
反证法证明原命题
假设存在正整数a
和b
(b
大于a
),使得10的a
次幂与2的b
次幂相等
将10分解为2和5的积,再两边同时除以2的a
次幂
等式的左边和右边分别是5的正整数次幂与2的正整数次幂。由前一节的引理可知,左边是奇数,右边是偶数,两者不可能相等,与上述等式产生矛盾。因此,原假设不成立,命题得证。
后记
我最开始的想法很复杂。虽然也是采用反证法,但我将等式做了如下变换
然后试图证明以2为底的10的对数不是有理数,和等式右边不相等。不过这个方法于我而言太难了,便没有继续尝试下去。