Задача: доказать, что число A, если A^2 = 5, иррационально (то есть что A = √5 или A = -√5).
Детальное решение по шагам (для средней школы):
Заметим, что если A^2 = 5, то A = √5 или A = -√5. Достаточно доказать, что √5 иррационально; тогда и любые его отрицательные значения тоже иррациональны.
Предположим противное: что √5 рационально. Значит существует несократимая дробь √5 = p/q, где p и q — целые числа, q > 0 и gcd(p, q) = 1.
Возведём обе стороны в квадрат: (p/q)^2 = 5 → p^2 = 5 q^2.
Из равенства p^2 = 5 q^2 следует, что p^2 делится на 5, значит и p делится на 5 (поскольку 5 — простое число и его квадрат делит квадрат). Пусть p = 5k для некоторого целого k.
Подставим p = 5k в пятое уравнение: (5k)^2 = 5 q^2 → 25 k^2 = 5 q^2 → 5 k^2 = q^2.
Значит q^2 делится на 5, значит и q делится на 5.
Таким образом 5 делит и p, и q. Это противоречие с условием, что gcd(p, q) = 1 (множество чисел p и q не имеют общих делителей, кроме 1).
Противоречие показывает, что наше предположение о рациональности √5 неверно. Значит √5 иррационально.
Следовательно A^2 = 5 даёт A = √5 или A = -√5, и оба значения являются иррациональными.
Краткое резюме: число, квадрат которого равен 5, не может быть рациональным; следовательно A иррационально.