Како и сите досега конструирани множества броеви, така и множеството рационални броеви се покажува како недоволно за извршување на определени математички операции.
Решение:
За да се реши оваа задача се поаѓа од претпоставката дека постои таква отсечка со дожина c и тогаш дијагоналата и страната на квадратот можат да се запишат со равенките
d
=
pc
,
a
=
qc
,
(
p
,
q
∈
N
)
.
d
=
pc
,
a
=
qc
,
(
p
,
q
∈
N
)
.
size 12{d= ital "pc",~a= ital "qc",~ \( p,`q in N \) "." } {}
Точноста на ова тврдење се покажува со докажување на спротивното, односно поаѓајќи од невистинито тврдење се доаѓа до контрадикција.
Невистинито тврдење од кое се поаѓа е дека бројот
22 size 12{ sqrt {2} } {} е рационален број, што ќе не доведе до контрадикторност.
Според Питагоровата теорема, дијагоналата d во квадрат со страна
aa size 12{a} {} е
d=a2d=a2 size 12{d=a sqrt {2} } {} и нека претпоставиме дека бројот
22 size 12{ sqrt {2} } {} е рационален, што значи дека тој може да се претстави во обликот
2=pq,2=pq, size 12{ sqrt {2} = { {p} over {q} } ,} {} (
p,qp,q size 12{p,`q} {} се взаемно прости броеви,
q≠0)q≠0) size 12{q <> 0 \) } {}. (1)
По квадрирање на (1) се добива
p2=2q2,p2=2q2, size 12{p rSup { size 8{2} } =2q rSup { size 8{2} } ,} {} (2)
што значи дека p е парен број (види го примерот во делот за природни броеви) и може да се запише како
p
=
2k
,
(
k
∈
N
)
p
=
2k
,
(
k
∈
N
)
size 12{p=2k,~ \( k in N \) } {}
и по замена во (2) се добива дека
4k
2
=
2q
2
4k
2
=
2q
2
size 12{4k rSup { size 8{2} } =2q rSup { size 8{2} } } {}
или по кратење со 2 се добива
q2=2k2.q2=2k2. size 12{q rSup { size 8{2} } =2k rSup { size 8{2} } "." } {} (3)
Равенството (3) исто така означува дека и бројот q е парен како што е парен и бројот p, што е спротивно од појдовната претпоставка дека p и q се взаемно прости броеви, па следи дека тие не се парни броеви. Како заклучок следи дека претпоставката
2=pq,2=pq, size 12{ sqrt {2} = { {p} over {q} } ,} {}(p, q се взаемно прости броеви)
не е точна, односно
2≠pq2≠pq size 12{ sqrt {2} <> { {p} over {q} } } {},
што значи дека
2∉Q2∉Q size 12{ sqrt {2} notin Q} {}.