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Análisis Matemático 66
2024
CABANA
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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 UBA XXI
CÁTEDRA CABANA
1.11.
(Optativo) Demostrar.
b) Demostrar que si $x \in \mathbb{R}$ es irracional, entonces $x-1$ y $\frac{1}{x}$ son irracionales. (Sug.: demostrar por reducción al absurdo)
b) Demostrar que si $x \in \mathbb{R}$ es irracional, entonces $x-1$ y $\frac{1}{x}$ son irracionales. (Sug.: demostrar por reducción al absurdo)
Respuesta
Para demostrar que si $x \in \mathbb{R}$ es irracional, entonces $x-1$ y $\frac{1}{x}$ son irracionales, vamos a utilizar la demostración por reducción al absurdo (como nos sugiere la ayudita del enunciado) para cada una de estas afirmaciones por separado.
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$\textbf{Primera afirmación:}$ $x-1$ es irracional.
Supongamos, para llegar a un absurdo, que $x-1$ es racional a pesar de que $x$ es irracional. Esto significaría que $x-1$ se puede expresar como una fracción de dos enteros $a/b$, donde $a$ y $b$ son enteros y $b \neq 0$. Entonces...
$x - 1 = \frac{a}{b}$
Ahora despejemos $x$:
$x = \frac{a}{b} + 1$
$x = \frac{a}{b} + \frac{b}{b}$
$x = \frac{a+b}{b}$
Como $a+b$ y $b$ son enteros (la suma de enteros es un entero), entonces $x$ sería racional, que es una contradicción con la hipótesis de que $x$ es irracional. Por lo tanto, nuestra suposición inicial, es decir, que $x-1$ es racional, debe ser falsa. Así que $x-1$ es irracional.
$\textbf{Segunda afirmación:}$ $\frac{1}{x}$ es irracional.
Supongamos, para llegar a un absurdo, que $\frac{1}{x}$ es racional mientras que $x$ es irracional. Si $\frac{1}{x}$ es racional, entonces existe una representación de $\frac{1}{x}$ como una fracción de dos enteros $c/d$, donde $c$ y $d$ son enteros y $d \neq 0$. Por tanto:
$\frac{1}{x} = \frac{c}{d}$
Despejando...
$x = \frac{d}{c}$
Acá $d$ y $c$ son enteros y por lo tanto $x$ sería racional. Pero esto entra en contradicción con la hipótesis de que $x$ es irracional. Por consiguiente, nuestra suposición inicial de que $\frac{1}{x}$ es racional debe ser falsa. Y entonces $\frac{1}{x}$ es irracional.
En ambas demos utilizamos la reducción al absurdo para probar que si $x$ es irracional, entonces tanto $x-1$ como $\frac{1}{x}$ también son irracionales =)