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Deberes de 8º curso: $\pi^2$ es irracional

Estoy dando clases particulares a una chica de 8º de primaria (por lo que tiene 14 años) y hace poco tuvo un capítulo de matemáticas sobre números. En el último párrafo introdujeron la diferencia entre números racionales e irracionales. Después de eso dieron dos ejemplos de un número irracional, a saber $\pi$ y $\sqrt 2$ . En el libro no se demostró que estos números fueran realmente irracionales.

Los ejercicios empezaron con algunas preguntas fáciles, pero luego se planteó lo siguiente:

Es $\pi^2$ ¿racional o irracional?

Inmediatamente pensó que tenía que ser irracional porque $\pi$ es. Le expliqué que este argumento es falso ya que $\sqrt{2}^2=2\in\mathbb{Q}$ . Recordé que $\pi$ es transcedental por lo que $\pi^2$ no puede ser racional. Sin embargo, como sólo está en 8º curso y la noción de irracional acaba de ser introducida, no pude hablarle de campos, polinomios mínimos y cosas así.

¿Alguien conoce una prueba elemental del hecho de que $\pi^2$ ¿no es racional?

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A menos que el libro dijera que $\pi$ fue trascendental, no creo que haya dado suficiente información para hacerlo. (Suponiendo que no se espera que ella utilice el cálculo y similares).

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Ya lo sospechaba ;-)

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Como dice alex, el autor probablemente quería preguntar si $\sqrt{\pi}$ es irracional.

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Philip Fourie Puntos 12889

Quizá el autor se equivocó y quiso preguntar algo así como "¿es $\sqrt{\pi}$ ¿irracional?"? O tal vez el autor sólo pretende despertar una curiosidad abierta.

Si hubiera una prueba elemental independiente de que $\pi^2$ fuera irracional, entonces implicaría $\pi$ también lo era. Pero no creo que haya una prueba directa para $\pi$ .

Aprovechando que $\pi$ es irracional tampoco ayuda, por supuesto.

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Viendo las pruebas que $\pi^2$ es irracional creo que la única opción que queda es un error cometido por el autor.

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Tal vez. Pero mi otra sugerencia es que es intencionadamente demasiado duro para ese nivel. Podría ser simplemente intentar que los estudiantes piensen mucho por el ejercicio lógico de todo ello. Eso tiene su valor, aunque la respuesta a la pregunta acabe siendo inaccesible para los lectores.

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Eso es cierto.

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marty cohen Puntos 33863

La prueba de Hermite de que $\pi^2$ es irracional está aquí (encontrado a través de una búsqueda en Google de prueba de que pi al cuadrado es irracional ): http://en.wikipedia.org/wiki/Proof_that_%CF%80_is_irrational

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Gracias por la prueba, pero tampoco sabe integrarse.

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Entonces tendrá que esperar hasta que pueda.

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Roger Hoover Puntos 56

La identidad: $$ \pi^2 = 18\sum_{n\geq 1}\frac{1}{n^2\binom{2n}{n}} \tag{1}$$ proviene del método de aceleración de la serie de Euler y puede utilizarse para demostrar la irracionalidad de $\pi^2$ e incluso más, por ejemplo proporcionando un límite superior (bastante burdo) para el medida de irracionalidad de $\pi^2$ . De hecho, la existencia de una identidad similar a $(1)$ es la clave de la prueba de Apery sobre la irracionalidad de $\zeta(3)$ . Sin embargo, yo no trataría de probar $(1)$ o explicar buena parte de los tecnicismos de la aproximación diofantina a un $8$ no importa lo brillante que sea.

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Gracias por su respuesta. ¿Podría darme un enlace con los detalles de esta prueba? (Nunca había oído hablar de la medida de irracionalidad).

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@Jolien: aquí se ofrece un esquema bastante bueno: paramanands.blogspot.it/2013/10/

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hOff Puntos 576

La prueba de Ivan Niven es la más sencilla (en mi opinión) con un nivel matemático de estudiantes de grado medio-alto. Aquí está.

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¿No es esto una prueba de la irracionalidad de $\pi$ ¿en sí?

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Cierto, me equivoqué.

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