首先,来说明什么叫超越数(transcendental numbers):不是代数数( algebraic number)的实数或复数叫超越数。代数数是指有理数域上多项式的根。例如
是代数数,因为它是
的解。黄金分割率也是代数数,它是
的根。显然有理数和整数都属于代数数。π 和 e是最著名的两个超越数。下面简单说说,代数数的性质。
代数数是可数集
在勒贝格测度意义下,代数数集的测度为0,所以几乎所有的复数都是超越数。
代数数是代数封闭的
任意两个代数数经过加减乘数之后得到的仍是代数数,所以代数数构成了一个数域,是有理数域的扩域。这也意味着在代数数数域下的多项式的根也是代数数,有点绕。我们因此称代数数是代数封闭的( algebraically closed)。
对于复数 a+bi是代数数当且仅当 a和b都是代数数。
代数数中,有一类重要的可构造数,它是实数域的子域。可构造数是尺规作图问题(典型的像倍立方问题,三等分任意角,正n边形作图)中的关键概念。粗略来说,凡是可以尺规作出的数,都是可构造数。这样的话,无理数π和e都不可能用尺规作得。关于这点,有兴趣的可以参看:http://www.qijihao.com/a=671 其中我简单介绍了可尺规作出的正n边形即n等分圆周的条件,也提及了著名的正17边形的作法。
最后再说一下,代数数的度(degree)。
既然任何一个代数数 a,都是有理系数多项式的根,那么存在唯一的最小多项式(minimal polynomial, 指以a为根的次数最低的首一多项式),如果该最小多项式的次数为n,那么代数数a的度为n。
下图来自于wiki百科 Algebraic number 词条。这是代数数在复平面上的分布图,其中蓝色代表度为4,青色代表度为3,红色代表度为2,绿色代表度为1,单位圆是黑色的。
联系客服