§ 5. Трансцендентность числа а
Теперь мы завершим доказательство трансцендентности числа а, определяемого равенством (1). Рассмотрим сначала разность
с иной точки зрения.
Теорема 5. Каково бы ни било положительное целое число
,

есть целое положительное число.
Доказательство. Так как
, то рассматриваемое число можно переписать в виде

Согласно (4), имеем

откуда, домножая на
, получаем

Правая часть этого равенства является, очевидно, целым числом. Оно не может быть равным нулю, поскольку, согласно теореме
Беря абсолютные значения, находим, что

есть целое положительное число, и теорема тем самым доказана.
Теперь мы покажем, что в противоречие с теоремой 5 задаваемое формулой (11) число заключено между 0 и 1. Для этого выберем целое число
, используемое при определении
так, чтобы было

Возможно ли это? Да, возможно. В самом деле, неравенство (12) эквивалентно следующему:

Показатель степени у знаменателя в последнем неравенстве можно переписать в виде

Этот показатель при фиксированном и можно сделать сколь угодно большим, если взять
достаточно большим. Но
и N фиксированы соотношениями (7) и (8), а
не зависит ни от
, ни от N. Поэтому j можно взять настолько большим, чтобы выполнялось (12).
Покажем далее, что число, определяемое формулой (11), заключено между 0 и 1. В силу теоремы 4 и неравенств (5) и (12)

Положительность рассматриваемого числа вытекает из теоремы 3.
Полученное противоречие показывает, что а не может удовлетворять никакому уравнению вида (7). Следовательно, а есть трансцендентное число.