假设一个有理系数多项式$f(x)$的根是一个无理数$r$,即$f(r)=0$,且$r$是一个实数但不是有理数。

设$r$的共轭为$\bar{r}$,即$\bar{r}$是$r$的实数共轭,但不是$r$本身。由于有理系数多项式的系数都是有理数,因此$r$和$\bar{r}$也都是无理数。

因为$r$和$\bar{r}$是实数共轭,所以它们的差是一个实数,即$r-\bar{r}$是一个实数。又因为有理数的集合在实数中是稠密的,即对于任意实数$x$,都可以在有理数集合中找到一列数趋近于$x$。因此,存在一个有理数序列${q_n}$,使得$q_n\rightarrow r-\bar{r}$。

考虑多项式$f(x)$在$x=r$和$x=\bar{r}$处的值:

$$f(r)=0,\quad f(\bar{r})=0$$

将$r=\bar{r}+r-\bar{r}$代入上式,得到:

$$f(\bar{r}+r-\bar{r})=0$$

即:

$$f(\bar{r}+q_n)=0$$

因为${q_n}$是一个有理数序列,所以$\bar{r}+q_n$也是一个无理数序列,且趋近于$r$。因此,$\bar{r}$也是多项式$f(x)$的根。


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