المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Nested Radical  
  
2010   01:55 صباحاً   date: 3-9-2019
Author : Beckmann, P.
Book or Source : A History of Pi, 3rd ed. New York: Dorset Press, 1989.
Page and Part : ...


Read More
Date: 16-4-2019 1641
Date: 7-8-2019 2487
Date: 13-10-2019 1283

Nested Radical 

Expressions of the form

 lim_(k->infty)x_0+sqrt(x_1+sqrt(x_2+sqrt(...+x_k)))

(1)

are called nested radicals. Herschfeld (1935) proved that a nested radical of real nonnegative terms converges iff (x_n)^(2^(-n)) is bounded. He also extended this result to arbitrary powers (which include continued square roots and continued fractions as well), a result is known as Herschfeld's convergence theorem.

Nested radicals appear in the computation of pi,

 2/pi=sqrt(1/2)sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2))sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2)))...

(2)

(Vieta 1593; Wells 1986, p. 50; Beckmann 1989, p. 95), in trigonometrical values of cosine and sine for arguments of the form pi/2^n, e.g.,

sin(pi/8) = 1/2sqrt(2-sqrt(2))

(3)

cos(pi/8) = 1/2sqrt(2+sqrt(2))

(4)

sin(pi/(16)) = 1/2sqrt(2-sqrt(2+sqrt(2)))

(5)

cos(pi/(16)) = 1/2sqrt(2+sqrt(2+sqrt(2))).

(6)

Nest radicals also appear in the computation of the golden ratio

 phi=sqrt(1+sqrt(1+sqrt(1+sqrt(1+...))))

(7)

and plastic constant

 P=RadicalBox[{1, +, RadicalBox[{1, +, RadicalBox[{1, +, ...}, 3]}, 3]}, 3].

(8)

Both of these are special cases of

 x=RadicalBox[{a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n],

(9)

which can be exponentiated to give

 x^n=a+RadicalBox[{a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n],

(10)

so solutions are

 x^n=a+x.

(11)

In particular, for n=2, this gives

 x=1/2(1+sqrt(4a+1)).

(12)

The silver constant is related to the nested radical expression

 RadicalBox[{7, +, 7, RadicalBox[{7, +, ...}, 3]}, 3].

(13)

There are a number of general formula for nested radicals (Wong and McGuffin). For example,

 x=RadicalBox[{{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n]

(14)

which gives as special cases

 (b+sqrt(b^2+4a))/2=sqrt(a+bsqrt(a+bsqrt(a+bsqrt(...))))

(15)

(n=2q=1-a/x^2x=b/q),

 x=RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n]}, n]

(16)

(q=1), and

 x=sqrt(xsqrt(xsqrt(xsqrt(xsqrt(...)))))

(17)

(q=1,n=2). Equation (14) also gives rise to

 q^((n^k-1)/(n-1))x^(n^j)=RadicalBox[{{q, ^, {(, {{(, {{n, ^, {(, {k, +, 1}, )}}, -, n}, )}, /, {(, {n, -, 1}, )}}, )}}, {(, {1, -, q}, )}, {x, ^, {(, {n, ^, {(, {j, +, 1}, )}}, )}}, +, ...}, n] 
...+RadicalBox[{{q, ^, {(, {{(, {{n, ^, {(, {k, +, 2}, )}}, -, n}, )}, /, {(, {n, -, 1}, )}}, )}}, {(, {1, -, q}, )}, {x, ^, {(, {n, ^, {(, {j, +, 2}, )}}, )}}, +, RadicalBox[..., n]}, n]^_,

(18)

which gives the special case for q=1/2n=2x=1, and k=-1,

 sqrt(2)=sqrt(2/(2^(2^0))+sqrt(2/(2^(2^1))+sqrt(2/(2^(2^2))+sqrt(2/(2^(2^3))+sqrt(2/(2^(2^4))+...))))).

(19)

Equation (◇) can be generalized to

 x^(1/(n-1))=RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, n]}, n]}, n]

(20)

for integers n>=2, which follows from

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

(21)

= n/(n-1)

(22)

= 1+1/(n-1)

(23)

1/n+1/(n^2)+1/(n^3)+... = 1/(n-1)

(24)

1/n(1+1/n(1+1/n(1+...))) = 1/(n-1).

(25)

In particular, taking n=3 gives

 sqrt(x)=RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 3]}, 3]}, 3].

(26)

(J. R. Fielding, pers. comm., Oct. 8, 2002).

Ramanujan discovered

 x+n+a=sqrt(ax+(n+a)^2+xsqrt(a(x+n)+(n+a)^2+...)) 
...+(x+n)sqrt(a(x+2n)+(n+a)^2+(x+2n)sqrt(...))^_^_,

(27)

which gives the special cases

 x+1=sqrt(1+xsqrt(1+(x+1)sqrt(1+(x+2)sqrt(1+...))))

(28)

for a=0n=1 (Ramanujan 1911; Ramanujan 2000, p. 323; Pickover 2002, p. 310), and

 3=sqrt(1+2sqrt(1+3sqrt(1+4sqrt(1+5sqrt(...)))))

(29)

for a=0n=1, and x=2. The justification of this process in general (and in the particular example of lnsigma, where sigmais Somos's quadratic recurrence constant) is given by Vijayaraghavan (in Ramanujan 2000, p. 348).

An amusing nested radical follows rewriting the series for e

 e=1+1/(1!)+1/(2!)+1/(3!)+...

(30)

as

 e=1+1+1/2(1+1/3(1+1/4(1+1/5(1+...)))),

(31)

so

 x^(e-2)=sqrt(xRadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 5]}, 4]}, 3])

(32)

(J. R. Fielding, pers. comm., May 15, 2002).


REFERENCES:

Beckmann, P. A History of Pi, 3rd ed. New York: Dorset Press, 1989.

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag, pp. 14-20, 1994.

Borwein, J. M. and de Barra, G. "Nested Radicals." Amer. Math. Monthly 98, 735-739, 1991.

Herschfeld, A. "On Infinite Radicals." Amer. Math. Monthly 42, 419-429, 1935.

Jeffrey, D. J. and Rich, A. D. In Computer Algebra Systems (Ed. M. J. Wester). Chichester, England: Wiley, 1999.

Landau, S. "A Note on 'Zippel Denesting.' " J. Symb. Comput. 13, 31-45, 1992a.

Landau, S. "Simplification of Nested Radicals." SIAM J. Comput. 21, 85-110, 1992b.

Landau, S. "How to Tangle with a Nested Radical." Math. Intell. 16, 49-55, 1994.

Landau, S. "sqrt(2)+sqrt(3): Four Different Views." Math. Intell. 20, 55-60, 1998.

Pólya, G. and Szegö, G. Problems and Theorems in Analysis, Vol. 1. New York: Springer-Verlag, 1997.

Ramanujan, S. Question No. 298. J. Indian Math. Soc. 1911.

Ramanujan, S. Collected Papers of Srinivasa Ramanujan (Ed. G. H. Hardy, P. V. S. Aiyar, and B. M. Wilson). Providence, RI: Amer. Math. Soc., p. 327, 2000.

Sizer, W. S. "Continued Roots." Math. Mag. 59, 23-27, 1986.

Vieta, F. Uriorum de rebus mathematicis responsorum. Liber VII. 1593. Reprinted in New York: Georg Olms, pp. 398-400 and 436-446, 1970.

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

Wong, B. and McGuffin, M. "The Museum of Infinite Nested Radicals." http://www.dgp.toronto.edu/~mjmcguff/math/nestedRadicals.html.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.