1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية الاعداد :

Pythagoras,s Constant

المؤلف:  Bailey, D. H. and Crandall, R. E.

المصدر:  "Random Generators and Normal Numbers." Exper. Math. 11

الجزء والصفحة:  ...

22-1-2020

1422

Pythagoras's Constant

PythagorassConstant

In this work, the name Pythagoras's constant will be given to the square root of 2,

 sqrt(2)=1.4142135623...

(1)

(OEIS A002193), which the Pythagoreans proved to be irrational.

In particular, sqrt(2) is the length of the hypotenuse of an isosceles right triangle with legs of length one, and the statement that it is irrational means that it cannot be expressed as a ratio p/q of integers p and q. Legend has it that the Pythagorean philosopher Hippasus used geometric methods to demonstrate the irrationality of sqrt(2) while at sea and, upon notifying his comrades of his great discovery, was immediately thrown overboard by the fanatic Pythagoreans. A slight generalization is sometimes known as Pythagoras's theorem.

Theodorus subsequently proved that the square roots of the numbers from 3 to 17 (excluding 4, 9,and 16) are also irrational (Wells 1986, p. 34).

It is not known if Pythagoras's constant is normal to any base (Stoneham 1970, Bailey and Crandall 2003).

The continued fraction for sqrt(2) is periodic, as are all quadratic surds,

 sqrt(2)=[1,2,2,2,...]=[1,2^_]

(2)

(OEIS A040000).

sqrt(2) has the Engel expansion 1, 3, 5, 5, 16, 18, 78, 102, 120, ... (OEIS A028254).

It is apparently not known if any BBP-type formula exists for sqrt(2), but pisqrt(2) has the formulas

pisqrt(2) = sum_(k=0)^(infty)1/((-8)^k)(4/(6k+1)+1/(6k+3)+1/(6k+5))

(3)

= 1/(64)sum_(k=0)^(infty)1/((-512)^k)((256)/(18k+1)+(64)/(6k+3)+(64)/(18k+5)-(32)/(18k+7)-8/(18k+9)-8/(18k+11)+4/(18k+13)+1/(18k+15)+1/(18k+17))

(4)

= 4sum_(k=0)^(infty)(-1)^k(1/(4k+1)+1/(4k+3))

(5)

= 4sum_(k=0)^(infty)(-1)^k(1/(12k+1)+1/(12k+3)-1/(12k+5)-1/(12k+7)+1/(12k+9)+1/(12k+11))

(6)

= sum_(k=0)^(infty)(-1)^k(3/(20k+1)+3/(20k+3)+2/(20k+5)-3/(20k+7)+3/(20k+9)+3/(20k+11)-3/(20k+13)+2/(20k+17)+3/(20k+19))

(7)

= 1/8sum_(k=0)^(infty)1/(64^k)((32)/(12k+1)+8/(2k+3)+8/(12k+5)-4/(12k+7)-1/(12k+9)-1/(12k+11))

(8)

(E. W. Weisstein, Aug. 30, 2008).

The binary representation for sqrt(2) is given by

 sqrt(2)=10110101000001001111..._2

(9)

(OEIS A004539; Graham and Polack 1970; Bailey et al. 2003).

Using the Bhaskara-Brouncker square root algorithm for the case n=2, this gives the convergents to sqrt(2) as 1, 3/2, 7/5, 17/12, 41/29, 99/70, ... (OEIS A001333 and A000129; Wells 1986, p. 34; Flannery and Flannery 2000, p. 132; Derbyshire 2004, p. 16). The numerators are given by the solutions to the linear recurrence equation

 a(n)=2a(n-1)+a(n-2),

(10)

given by

 a(n)=1/2[(1-sqrt(2))^n+(1+sqrt(2))^n],

(11)

and the denominators are the Pell numbers, i.e., solutions to the same recurrence equation with b(0)=0 and b(1)=1, which has solution

 b(n)=((1+sqrt(2))^n-(1-sqrt(2))^n)/(2sqrt(2)).

(12)

Every other value of a(n), i.e., 1, 7, 41, 239, ... (OEIS A002315) produces the NSW numbers.

Ribenboim (1996, p. 369) considers prime values of p such that a(p) is prime, although he mistakenly refers to these as values of p that yield prime NSW numbers. The first few such p are 3, 5, 7, 19, 29, 47, 59, 163, 257, 421, 937, 947, 1493, 1901, ... (OEIS A005850).

For sqrt(2), the Newton's iteration square root algorithm gives the convergents 1, 3/2, 17/12, 577/408, 665857/470832, ... (OEIS A001601 and A051009).

The Babylonians gave the impressive approximation

 sqrt(2) approx 1+(24)/(60)+(51)/(60^2)+(10)/(60^3)=1.41421296296296...

(13)


REFERENCES:

Bailey, D. H.; Borwein, J.; Crandall, R. E.; and Pomerance, C. "On the Binary Expansions of Algebraic Numbers." J. Théor. Nombres Bordeaux 16, 487-518, 2004.

Bailey, D. H. and Crandall, R. E. "Random Generators and Normal Numbers." Exper. Math. 11, 527-546, 2002.

Conway, J. H. and Guy, R. K. The Book of Numbers. New York: Springer-Verlag, p. 25 and 181-182, 1996.

Derbyshire, J. Prime Obsession: Bernhard Riemann and the Greatest Unsolved Problem in Mathematics. New York: Penguin, 2004.

Finch, S. R. "Pythagoras' Constant." §1.1 in Mathematical Constants. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 1-5, 2003.

Flannery, D. The Square Root of 2: A Dialogue Concerning a Number and a Sequence. New York: Copernicus, 2006.

Flannery, S. and Flannery, D. In Code: A Mathematical Journey. London: Profile Books, pp. 130-132, 2000.

Good, I. J. and Gover, T. N. "The Generalized Serial Test and the Binary Expansion of sqrt(2)." J. Roy. Statist. Soc. Ser. A 130, 102-107, 1967.

Good, I. J. and Gover, T. N. "Corrigendum." J. Roy. Statist. Soc. Ser. A 131, 434, 1968.

Gourdon, X. and Sebah, P. "Pythagore's Constant: sqrt(2)." http://numbers.computation.free.fr/Constants/Sqrt2/sqrt2.html.

Graham, R. L. and Pollak, H. O. "Note on a Nonlinear Recurrence Related to sqrt(2)." Math. Mag. 43, 143-145, 1970.

Guy, R. K. "Review: The Mathematics of Plato's Academy." Amer. Math. Monthly 97, 440-443, 1990.

Jones, M. F. "22900D [sic] Approximations to the Square Roots of the Primes Less Than 100." Math. Comput. 22, 234-235, 1968.

Nagell, T. Introduction to Number Theory. New York: Wiley, p. 34, 1951.

Ribenboim, P. The New Book of Prime Number Records. New York: Springer-Verlag, 1996.

Shanks, D. Solved and Unsolved Problems in Number Theory, 4th ed. New York: Chelsea, p. 126, 1993.

Sloane, N. J. A. Sequences A000129/M1314, A001333/M2665, A001601/M3042, A002193/M3195, A004539, A005850/M2426, A028254, A040000, A051009, and A070197 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Stoneham, R. "A General Arithmetic Construction of Transcendental Non-Liouville Normal Numbers from Rational Functions." Acta Arith. 16, 239-253, 1970.

Uhler, H. S. "Many-Figures Approximations to sqrt(2), and Distribution of Digits in sqrt(2) and 1/sqrt(2)." Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 37, 63-67, 1951.

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, pp. 34-35, 1986.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي