近世代數:伽羅瓦理論及其拓展
超越數
數分成兩個陣營。代數數是那些被某個整係數(或有理係數)多項式方程式所捕獲的數——比如 sqrt(2),它滿足 x^2 - 2 = 0。超越數則是逃出所有這類羅網的數:無論次數多高,沒有任何有理係數多項式以它為根。它「超越」了一切這種代數。
確切地說,一個實數或複數稱為超越數,如果它在有理數上不是代數的——也就是說,它不滿足任何非零的有理係數多項式方程式。兩個最著名的超越數是 pi(林德曼於 1882 年證明其超越性)與 e(埃爾米特於 1873 年證明)。
儘管單個地辨認它們很難,超越數卻壓倒性地普遍:代數數構成一個可數集,而實數是不可數的,所以幾乎每個實數都是超越數。然而證明某個具體的數是超越數往往非常困難,許多自然常數的狀態至今仍未可知。
數 e(約 2.71828)是超越數:任何形如 c0 + c1·e + c2·e^2 + ... = 0 的有理係數(不全為零)方程式都不可能成立。相比之下 sqrt(2) 是代數數,因為 x^2 - 2 = 0。
e 是超越數;sqrt(2) 是代數數。
由於 pi 是超越數,用直尺和圓規「化圓為方」這一古老問題不可能完成——該作圖需要 pi 是某種特殊的代數數。並非所有無理數都是超越數:sqrt(2) 是無理數,卻是代數數。
另見