Discussion:
E hoch PI - PI
(zu alt für eine Antwort)
Christian Steins
2007-05-19 13:29:32 UTC
Permalink
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?

Grüße,
Christian
Thomas Mautsch
2007-05-20 01:11:13 UTC
Permalink
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung von 0,005 Prozent)?
Laut http://mathworld.wolfram.com/AlmostInteger.html
"[...] no satisfying explanation as to "why" why e^pi-pi approx 20
is true has yet been discovered."

Aber vielleicht willst Du trotzdem noch einmal
auf http://groups.google.de
die Artikel durchschauen, die man auf die Suchanfrage
+"e^pi - pi" +20
findet,
oder auf "(pi+20)^i ~= -1, explain why" oder so aehnlich...

Apropos finden:
Bei solchen Fragen war es doch auch immer lohnenswert, auf
Torsten Sillkes Homepage zu suchen; aber was ist mit der passiert?
Ich kann jedenfalls
http://www.mathematik.uni-bielefeld.de/~sillke/NEWS/exp-sqrt
nicht mehr finden...
Frank Ursel
2007-05-20 07:01:03 UTC
Permalink
Bei solchen Fragen war es doch auch immer lohnenswert, auf Torsten
Sillkes Homepage zu suchen; aber was ist mit der passiert? Ich kann
jedenfalls
http://www.mathematik.uni-bielefeld.de/~sillke/NEWS/exp-sqrt
^^^^^^^^^
nicht mehr finden...
Kein Wunder :-D

Ne, aber mal im Ernst. Die Seite ist erreichbar.

Frank
Thomas Mautsch
2007-05-21 01:34:40 UTC
Permalink
Post by Frank Ursel
Bei solchen Fragen war es doch auch immer lohnenswert, auf Torsten
Sillkes Homepage zu suchen; aber was ist mit der passiert? Ich kann
jedenfalls
http://www.mathematik.uni-bielefeld.de/~sillke/NEWS/exp-sqrt
^^^^^^^^^
nicht mehr finden...
Kein Wunder :-D
"Wir sollten schon laengst in Hannover sein,
aber draussen ist noch immer dieses Bielefeld [...]" ("ICE")
Post by Frank Ursel
Ne, aber mal im Ernst. Die Seite ist erreichbar.
Ja! - Am Tag, nachdem ich meine Nachricht geschrieben hatte,
kam ich auch wieder auf die Seite. - Keine Ahnung, warum das
nachts nicht geklappt hat.
Rainer Rosenthal
2007-05-20 09:04:35 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Bei solchen Fragen war es doch auch immer lohnenswert, auf
Torsten Sillkes Homepage zu suchen; aber was ist mit der passiert?
Ich kann jedenfalls
http://www.mathematik.uni-bielefeld.de/~sillke/NEWS/exp-sqrt
nicht mehr finden...
Ich schon, danke für den Tipp:

Date: Thu, 26 Sep 1996 09:16:47 -0400
From: Bill Dubuque <***@martigny.ai.mit.edu>

:Date: Wed, 18 Sep 1996 20:16:44 -0400 (EDT)
:From: John Conway <***@math.Princeton.EDU>
:
:On Wed, 18 Sep 1996, Douglas Bowman wrote:
:
:> The Feigenbaum bifurcation velocity constant is nearly pi+arctan(e^pi)
:
: In other words ... the tangent of this constant is roughly e^pi
: How closely?
:
: I remark that e^pi is roughly pi + 20.
: More closely, it is 19.9990999 I think.
: I've often wondered if there's any explanation for this.

Said another way (pi+20)^i ~= -1

Numerically (pi+20)^i ~= -0.9999999992 - 0.0000388927 i

thus cos(log(pi+20)) ~= -1 + 1/10^9
cos(log(pi+20)) ~= -1 + (log(pi+20)-pi)^2/2 - 1/10^19
cos( pi+z ) ~= -1 + z^2/2 - z^4/24 - 1/10^30
...
sin(log(pi+20)) ~= - (log(pi+20)-pi) + 1/10^14
sin( pi+z ) ~= - z + z^3/6 - 1/10^24
sin( pi+z ) ~= - z + z^3/6 - z^5/120 + 1/10^35
...

where z := log(pi+20)-pi ~= 4/10^5

Perhaps there is some relation to the explanation of e^(pi*sqrt(163))
via the j-function, complex multiplication, class fields, etc. Below
are further pointers on these topics culled from around the web.

-Bill

Title: Exp(Pi*Sqrt(n)) Page
Location: http://www.ccsf.caltech.edu/~roy/episqrtn.html
Last Modified: Wed, 07 Jun 1995 18:41:33 GMT

EXP(PI*SQRT(N)) PAGE

This table lists values of Exp(Pi*Sqrt(n)), for some selected values of n up
to 1000. Some of these values are *very close to integers*. A prize will be
awarded to anyone who can either convincingly argue that this is coincidence,
or who can explain why this is so in terms intelligible to an intelligent
college senior. Something else that might help to lift the veil on this
mystery would be a predictor: for a given value of n, is Exp(Pi*Sqrt(n)) close
to an integer?


-1 -1.0000000000000
0 1.0000000000000
6 2197.*99*08695437080
17 422150.*99*76756804516
18 614551.*99*28856196354
22 2508951.*99*82574244671
25 6635623.*999*3411342332
37 199148647.*9999*780465518
43 884736743.*999*7774660349
58 24591257751.*999999*8222132
59 30197683486.*99*31822609282
67 147197952743.*99999*86624542
74 545518122089.*999*1746788535
103 70292286279654.*00*19412888758
148 39660184000219160.*000*9666743585
149 45116546012289599.*99*18302870003
163 262537412640768743.*999999999999*2
164 296853791705948489.*00*26726248354
177 1418556986635586485.*99*61793552497
205 34268610654606782799.*00*30258870981
223 236855705574162154847.*00*34451037730
226 324394960614997599147.*00*65272185438
232 604729957825300084759.*99999*21715268
267 19683091854079461001445.*99*27370407698
268 21667237292024856735768.*000*2920388424
326 4309793301730386363005719.*99*60116516268
359 70997279226412702087506048.*00*94309359706
386 639355180631208421212174016.*99*76698325078
522 14871070263238043663567627879007.*999*8487264827
566 288099755064053264917867975825573.*99*38983115610
630 17602513749954237250474851101885772.*00*95551338274
638 28994858898043231996779771804797161.*99*23729395451
652 68925893036109279891085639286943768.*000000000*1637
719 3842614373539548891490294277805829192.*9999*872495660
790 223070667213077889794379623183838336437.*99*20551177281
792 249433117287892229255125388685911710805.*99*60973230079
928 365698321891389219219142531076638716362775.*99*82597470174
940 677621063891416076248230276783145121158916.*00*18892548309
986 6954830200814801770418837940281460320666108.*99*46496112506

~Notes added later:~
o August 1994: [[Michael Somos]] is having a [[jolly good bash]] at an
explanation.
o January 1995: Paul Rubin has faith in the [[J-function]].
o April 1995: I would like to thank Eric Blom for pointing out some
deficiencies in the list that have been rectified.
o May 1995: There is a [[contribution]] from [[Mark McConnell]] quoting an
unknown professor about Galois theory, Kronecker's Jugendtraum, and
quadratic extensions of class 1.
------------------------------------------------------------------------------
Brought to you by [[~Roy Williams Clickery~]]


Location: ftp://ftp.netcom.com/pub/so/somos/math/radix.html

A BIG COINCIDENCE

My latest results are based on studying a curious close encounter. Numerical
calculations of ~{{exp(pi*sqrt(n))}}~ for small integer ~n~ reveal some values
too close to integers to be an accident. The most spectacular example seems to
be the following:


exp(pi*sqrt(163)) = 262537412640768743.9999999999992500726...

It turns out that the explanation begins with the following expansion:


exp(pi*sqrt(163)) = 640320^3 + 744 - 7.499274...*10^-13 .

The search for explanations leads to very interesting territory. I used tools
like Mathematica in my research. This is an updated version of the Mathematica
program which I used in my study.


(* Non-integer Radix Expansions related to modular functions.
Here e,f,a,b,c are positive integers, and m = +1 or -1,
while radix r = exp(pi*sqrt(e/f)) and q = 1/r. The result
is the list of (n+1) coefficients of the q-expansion. *)

s[e_,f_,a_,b_,c_,m_,n_] := Module[{y,q},
y = Pi*Sqrt[e/f];
q = N[Exp[-y], Ceiling[N[(n*y)/Log[10]]]];
TextForm[Round[NestList[
m(#-Round[#])/q&,(a*q^(1/b))^(1/c),n]]]]

Example: s[59,3,1060,2,1,-1,21] =

{1, 5, 27, 41, 146, 243, 510, 887, 1755, 2728, 5052, 7857, 13157, 20253,
32805, 48680, 76568, 112320, 169814, 246263, 365013, 519045}.

Meaning: Let q = exp(-pi*sqrt(59/3)) , then
1060*q^(1/2) = 1 - 5*q + 27*q^2 - 41*q^3 + 146*q^4 - ...

The results of some numerical computation are summarized by the following:

s[38,5,76,2,2,1,36] =
{1, 1, 4, 1, 5, 6, 10, 9, 15, 15, 27, 27, 44, 41, 65, 67, 96, 104, 141,
150, 209, 223, 302, 317, 420, 459, 592, 642, 811, 890, 1122, 1225, 1530,
1664, 2055, 2262, 2755}.

s[34,3,198,2,1,1,12] =
{1, 7, 15, 71, 106, 273, 486, 961, 1563, 3040, 4692, 8199, 12774}.

s[59,3,1060,2,1,-1,21] =
{1, 5, 27, 41, 146, 243, 510, 887, 1755, 2728, 5052, 7857, 13157, 20253,
32805, 48680, 76568, 112320, 169814, 246263, 365013, 519045}.

s[89,3,300,3,2,-1,47] =
{1, 7, 8, 22, 42, 63, 106, 190, 267, 428, 652, 932, 1367, 2017, 2774,
3950, 5539, 7541, 10342, 14184, 18889, 25435, 33974, 44720, 58952,
77550, 100546, 130780, 169273, 217230, 278636, 356566, 452544, 574548,
726938, 914742, 1149685, 1441787, 1798740, 2242436, 2788219, 3453787,
4272238, 5274286, 6488229, 7972707, 9776130, 11954237}.

s[58,1,396,4,1,1,36] =
{1, 26, 79, 326, 755, 2106, 4460, 10284, 20165, 41640, 77352, 147902,
263019, 475516, 816065, 1413142, 2353446, 3936754, 6391091, 10390150,
16497734, 26184098, 40775677, 63394792, 97037170, 148178934, 223351867,
335704742, 499050461, 739575640, 1085723797, 1588726100, 2305778480,
3335492514, 4790460930, 6857634062, 9754445480}.

s[163,1,640320,3,1,-1,34] =
{1, 248, 4124, 34752, 213126, 1057504, 4530744, 17333248, 60655377,
197230000, 603096260, 1749556736, 4848776870, 12908659008, 33161242504,
82505707520, 199429765972, 469556091240, 1079330385764, 2426800117504,
5346409013164, 11558035326944, 24551042107480, 51301080086528,
105561758786885, 214100032685072, 428374478862400, 846173187465216,
1651298967150546, 3185652564830016, 6078963644150128, 11480231806541824,
21467177880529689, 39764843702689336, 72997137165153779}.

Plain English translation:

Let q = exp(-pi*sqrt(38/5)) , then
sqrt(76*q^(1/2)) = 1 + 1*q + 4*q^2 + 1*q^3 + ...

Let q = exp(-pi*sqrt(34/3)) , then
198*q^(1/2) = 1 + 7*q + 15*q^2 + 71*q^3 + ...

Let q = exp(-pi*sqrt(59/3)) , then
1060*q^(1/2) = 1 - 5*q + 27*q^2 - 41*q^3 + ...

Let q = exp(-pi*sqrt(89/3)) , then
sqrt(300*q^(1/3)) = 1 - 7*q + 8*q^2 - 22*q^3 + ...

Let q = exp(-pi*sqrt(58)) , then
396*q^(1/4) = 1 + 26*q + 79*q^2 + 326*q^3 + ...

Let q = exp(-pi*sqrt(163)) , then
640320*q^(1/3) = 1 - 248*q + 4124*q^2 - 34752*q^3 + ...

Note that the full power of a symbolic mathematics system like Mathematica is
not required. Multiprecision arithmetic suffices. For example, an equivalent
function in [[PARI/GP]] is:


{s(e,f,a,b,c,m,n,j,q,x,y) =
setprecision(ceil(n*pi*sqrt(e/f)/log(10)));
q = exp(-pi*sqrt(e/f)); y = x = (a*q^(1/b))^(1/c);
for(j=1,n,y=z*y+(x=m*(x-round(x))/q));vec(round(y))}

Example: s(34,3,198,2,1,1,12) =
[1, 7, 15, 71, 106, 273, 486, 961, 1563, 3040, 4692, 8199, 12774].

I made a start at writing up a brief account of some results. It was quick and
dirty. You can look at this ([[LaTeX]] or [[text]]) version now. Note that
some shortcuts have been taken so not everything is exactly correct. Take it
for what it is, forged fresh from the fire of its discovery. I recommend
reading it for the ideas within. I intend to do a much better job at great
length later. In the meantime, you might try to read ~Primes of the form x^2+n
y^2~ by David A. Cox for a conventional advanced exposition by comparison.
------------------------------------------------------------------------------
Back to [[mathematics]].
*[[MS]] ***@netcom.com*
updated 2 Sep 1994


Location: ftp://ftp.netcom.com/pub/so/somos/math/nremf.txt

Non-integer Radix Expansions and Modular Functions

by Michael Somos <***@netcom.com>
(Draft version of 17 Sept 1993)

1. Radix Expansions

Fix a positive real number r>1 and let q = 1/r for convenience
to express negative powers. We will consider radix expansions of
real numbers which generalize the usual radix expansion by an
integer. We define a radix expansion by radix r as a sum

k k-1 k-2 n
a r + a r + a r + ... + a r + ... ,
k k-1 k-2 n

where the "digits" a , a , ... are integers. The existence of
k k-1
such an expansion for all positive real numbers is proven by the
following radix expansion algorithm.

Input: x a positive real number.

Output: {a , a , a , ... , a , ... } a sequence of integers
k k-1 k-2 n

k k-1 n
such that x = a r + a r + ... + a r + ... .
k k-1 n

Procedure: Let k be one less than the least integer n such that

n n n
x < r . Let x = x , a = floor(x /r ) , x = x - a r .
k n n n-1 n n

n+1
Then for all n <= k we have 0 <= a < r , 0 <= x < r .
n n

Proof is by induction from the definitions of the sequences.


Note: The radix expansion exists always, but is not unique if the real
number is a finite sum of powers of r , or if the digits are
allowed to be negative or exceed or equal r . In particular, 1
has two expansions. The obvious one is given by the algorithm where
k = 0 , a = 1 , and all the rest of the terms are zero. However,
0
if we start with k = -1 , then the algorithm still produces an
expansion. In the case that the radix is an integer, either the
bound 0 <= a < r is exceeded, in which case we get 1 = r q , or
n
n+1
else x < r is exceeded, in which case we get the familiar
n
1 2
1 = (r-1)q + (r-1)q + ... . This is the familiar case of
1 = .9999... in decimal, for example. In the case that the radix
is non-integral, the bound is not exceeded and we produce a
non-trivial expansion. For example, let r = 3/2,

1 3 9 12 15 17 27
then 1 = q + q + q + q + q + q + q + ... .

2. Power Series

Aside from the theoretical existence of radix expansions, and the use of
them for numeration and arithmetic with an integer radix, there are other
uses. For example, under certain circumstances, they can be regarded as
a partial inverse of the process of summing power series. This is because
a radix expansion is an explicit sum of powers of the radix each with an
integer coefficient. For example, if r = 10 , q = 1/10 , then

1 2 3 4 5 6
pi = 3 + 1 q + 4 q + 1 q + 5 q + 9 q + 2 q + ... ,

is a sum of an explicit power series in powers of 1/10 given by the radix
expansion algorithm. Of course, there are many other power series whose
sum is the same. The interest lies in those cases where the power series
produced by the radix expansion algorithm agrees with other power series
up to a certain point. The following example will illustrate the idea.

1 2 3 4 5 6 7
100/89 = 1 + 1 q + 2 q + 3 q + 5 q + 9 q + 5 q + 5 q + ... ,

where again r = 10 . This series agrees in the first five terms with

1 2 3 4 5 6
r^2/(r^2-r-1) = 1 + 1 q + 2 q + 3 q + 5 q + 8 q + 13 q + ... .

which is a generating function for the Fibonacci sequence. Note that if we
use a bigger radix we can get agreement to a greater number of initial
terms. For example, with radix 100 , we get agreement to ten terms. We
can use an non-integral radix and get the same kind of results. Example,

1 2 3 4 5
361/319 = 1/(1-q-q*q) = 1 + 1 q + 2 q + 3 q + 6 q + 0 q + ... ,

where r = 19/2 , q = 2/19 .


In general, if we have a power series in q with positive integer
coefficients, and we pick a q such that 0 < q < 1 for which the
power series converges to a limit, then we can use the radix expansion
algorithm on the sum and compare the resulting power series with the one
we started with. Depending on what coefficient first exceeds the radix
r = 1/q , we will get agreement of terms up to that point.


3. Modular Function Series Expansions

How can we apply this idea of radix expansion to empirically discover
power series of functions? We have to be lucky and it helps a lot if
we know where to look. It turns out that the field of modular functions
is a gold mine of power series expansions and several big nuggets are
close to the surface. A minimum of familiarity with the field indicates
that we should look at radix r = exp(pi*sqrt(d)) where d is a rational
number. A few of the them are very close to being integers. An impressive
example is when d = 58 when the corresponding

4 -7
r = 24591257751.9999998222132... = 396 - 104 - 1.777867...*10 .

4
If we decide to find the radix expansion of 396 /r the result is

4 1 2 3
396 /r = 1.00000000422914522... = 1 + 104 q + 4372 q + 96256 q + ...

where q = 1/r as usual. The first ten terms agree with the terms of a
known modular function. Notice that as soon as we decided to look at this
4
particular radix and chose to expand 396 /r , we automatically got a very
good approximation of a power series which we didn't need to know about in
advance. Using this approximation we can use numerical calculations to
explore the properties of the function given by the power series with high
accuracy.

What initially attracted attention to d = 58 in particular was the close
approach of the radix r to an integer, but once we are familiar with the
technique we are not limited to just these near integers. For example,
consider d = 7 , where

12
r = 4071.932095225261... = 2 - 24.067904774738... .

12
If we decide to find the radix expansion of 2 /r the result is

12 1 2 3
2 /r = 1.00591068421... = 1 + 24 q + 276 q + 2050 q + ... .

This result is not that great, but if we suspect from other examples that
this is a perfect power, then a few simple trials reveals that this is
indeed a perfect 24th power. Again, the radix expansion algorithm gives

1/2 1/24
2 /r = 1.000245583677954440...

1 2 3 4 5 6 7 8
= 1 + 1 q + 0 q + 1 q + 1 q + 1 q + 1 q + 1 q + 2 q + ...

were we get over 100 terms of a known modular function expansion, namely

1 3 5 7 9
= (1+q )(1+q )(1+q )(1+q )(1+q )... .

This impressive result is only one of the many nuggets awaiting discovery.


Title: mcconnell.html
Location: http://www.ccsf.caltech.edu/~roy/mcconnell.html
Last Modified: Wed, 07 Jun 1995 18:42:48 GMT

Date: Fri, 26 May 95 00:24:56 EDT
To: ***@ccsf.caltech.edu
Subject: 163
Cc: ***@math.ias.edu

Dear Roy,

I enjoyed your (so-called useless) page about e^{pi*sqrt(163)} and
friends. A math professor colleague of mine (who wishes to remain
anonymous) offered this explanation:

The j-function is a meromorphic function on the upper half-plane
which is invariant with respect to Sl(2,Z) and so has a Fourier
expansion:
j(z) = \sum_{n=-\infty}^\infty a_n q^n
where q = exp(2 pi i z). One can prove:
1) a_n = 0 for n< -1 and a_1=1
2) All a_n's are integers with fairly limited growth with respect
to n.
3) j(z) is algebraic, sometimes rational, sometimes even integral
at special values of z which are usually imaginary quadratic numbers.

#3 is the end result of the massive and beautiful theory of complex
multiplication, the first step of Kronecker's Jugendtraum (Dream of
Youth).

Kronecker proved that all the Galois extensions of Q with abelian
Galois group are in fact subfields of cyclotomic fields Q(mu_n) where
mu_n is the group of n-th roots of unity. The n-th roots of unity are
division values of the exponential function exp(2 pi z) which is
invariant with respect to the group Z. He sought to find a similar
function whose division values would generate the abelian extensions
of an arbitrary number field K. He discovered that the J-invariant
works for imaginary quadratic number fields K, but it took a lot of
work by him and others to establish this fact. The completion of
Kronecker's Jugendtraum for other fields remains one of the great
unsolved problems in number theory. Anyway, j(\sqrt(-D)) is known to
be an algebraic integer which generates the maximal unramified abelian
extension of K=Q(\sqrt(-D)). If K has class number 1, this extension
is just K. A little further work shows that j(\sqrt(-D)) is actually
integral. The first term in the Fourier expansion is
exp(2 pi sqrt(D))
All the later terms are powers of exp(-2 pi sqrt(D)) which is a very
small number. So exp(2 pi sqrt(D)) is nearly an integer when
Q(sqrt(-D)) has class number 1. The approximation is best when D is
large. Q(sqrt(-163)) is the class number 1 imaginary quadratic field
of maximal discriminant.

-------------------------------------------------

Message 9/12 From Mark W McConnell Jun 7, 95 02:08:30 pm EDT


Date: Wed, 7 Jun 95 14:08:30 EDT
To: ***@ccsf.caltech.edu
Subject: Re: 163
Post by Thomas Mautsch
Am I right in thinking that Q(\sqrt(-D)) is the field of real numbers
extended by the addition of a particular imaginary number?
It is the field of _rational_ numbers extended by the addition of the
particular imaginary number sqrt(-D). D is an integer > 1 (with no
square factors, for simplicity).
Post by Thomas Mautsch
How can I figure out if
"The maximal unramified abelian extension of K=Q(\sqrt(-D))"
has class number 1?
Let K be any number field--this means a field obtained from Q by
adjoining a finite number of algebraic numbers. There is a notion of
"integer in K" which generalizes the notion of the integers Z in Q.
For instance, the set O_K of integers in K forms a ring (+, -, * are
defined); in general, the quotient of two integers is not an integer,
but the set of all quotients x/y of integers forms the whole field K.
The properties in the last sentence exactly mimic those of Z in Q.
Just as the points of Z form a string of equally-spaced dots on the
real number line, the points of O_K form a "lattice" of
regularly-spaced dots in a suitable real vector space.

(For general information about fields and algebraic numbers, go to the
"calculator" in my home page and look through some of the "for more
information" links.)

O_K is unlike Z in that we do not (in general) have unique
factorization into prime numbers. Any number factors as a product of
primes, but usually in more than one way. The classic example is
K=Q(sqrt(-5)), where O_K = {a + b*sqrt(-5) | a, b in Z}. Then 6 = 2 *
3 and 6 = (1 + sqrt(-5))*(1 - sqrt(-5)). All four of the numbers 2, 3,
(1 + sqrt(-5)), and (1 - sqrt(-5)) are prime in O_K [i.e. can't be
factored further]. Which of the two factorizations of 6 is the "right"
one in this ring? The answer is, neither is better than the other.

The _class number_ of K is, roughly speaking, the number of different
ways of factoring a number into primes. The class number of
Q(sqrt(-5)) is 2, essentially because of the way 6 factored. [To be
precise, we'd have to replace the notion of prime number with something
called a "prime ideal", and do more work.]

Finding the class number of a given K is very hard. It's hard the same
way factoring a 129-digit number is: we _know_ that there's an answer,
but we have to do zillions of CPU-hours worth of grunt work to find
it. The computer algebra system PARI (sometimes called GP) is good at
finding class numbers.
Kronecker's Jugendtraum, and the special values of j(z), are at another
level of difficulty. I don't know of an easy-to-read overview of the
subject. The best modern book on the subject is Shimura, _Introduction
to the Arithmetic Theory of Automorphic Functions_, but this is
difficult.

Come to think of it, you could put some of this letter into your page,
if you like.

Mark


Title: rubin.html
Location: http://www.ccsf.caltech.edu/~roy/rubin.html
Last Modified: Sat, 11 Mar 1995 00:25:53 GMT

Date: Tue, 10 Jan 1995 01:02:32 -0800
From: ***@netcom.com (Paul Rubin)
Subject: exp(pi*sqrt(n))

You asked whether it is coincidence that some of these
are very close to integers. The quick answer is, no it is
not coincidence. The reason has to do with the series expansion
of the J function. The lowest order term is an integer and
the other terms vanish very fast. I can't explain in any
more detail (I read about it once and it made sense but I've
forgotten now) but it is an amazing function. It turns out
that the J function also is important in the classification
theorem for finite simple groups. The factors of the orders
of the big sporadic groups including the celebtrated "monster"
are also determined this way. For details ask an expert.

I hope that at least some of what I say here is right ... but
perhaps my memory is playing tricks on me.

Paul Rubin
UC Berkeley math major
Christian Steins
2007-05-20 09:48:20 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Laut http://mathworld.wolfram.com/AlmostInteger.html
"[...] no satisfying explanation as to "why" why e^pi-pi approx 20
is true has yet been discovered."
Hi,
schöne Seite, danke!

mir gefällt 22 pi^4 = 2143.000003 auch sehr gut. ;-)

Christian
Thomas Mautsch
2007-05-21 01:34:39 UTC
Permalink
Post by Christian Steins
mir gefällt 22 pi^4 = 2143.000003 auch sehr gut. ;-)
Ist aber nur wenig ueberraschender als die klassischen Formeln

7 pi = ca. 22
und
113 pi = ca. 355.

Man weiss einfach, wie man auf solche Formeln kommt:
Indem die Kettenbruchdarstellungen der Potenzen von Pi
auf grosse Zahlen durchsucht.

Dabei ist dann einzig ueberraschend, einen so grossen Eintrag
wie 16539 in der Entwicklung von Pi^4 zu finden:

Pi^4 = 97+1/(2+1/(2+1/(3+1/(1+1/(16539+1/(1+1/(6+1/(7+1/(...)))))))))
^^^^^


Trotzdem bemerkenswert:
Im Gegensatz zu Pi^N scheinen die Werte e^N viel seltener
(bzw. gar nicht(?)) fast ganzzahlig zu sein...
Rainer Rosenthal
2007-05-21 09:21:56 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Indem die Kettenbruchdarstellungen der Potenzen von Pi
auf grosse Zahlen durchsucht.
Im Gegensatz zu Pi^N scheinen die Werte e^N viel seltener
(bzw. gar nicht(?)) fast ganzzahlig zu sein...
Soweit ich mich erinnere, hat aber e eine spektakulär regel-
mässige Kettenbruch-Entwicklung (wenn auch in vielleicht
in der Form, bei der auch was anderes als 1 im Zähler
stehen darf). Dies verhindert wohl solche Riesen-Nenner zu
Beginn der Entwicklung.

Just my 2 Euro-Cent.

Ciao,
Rainer
Thomas Mautsch
2007-05-22 17:33:14 UTC
Permalink
Post by Rainer Rosenthal
Post by Thomas Mautsch
Indem die Kettenbruchdarstellungen der Potenzen von Pi
auf grosse Zahlen durchsucht.
Im Gegensatz zu Pi^N scheinen die Werte e^N viel seltener
(bzw. gar nicht(?)) fast ganzzahlig zu sein...
Soweit ich mich erinnere, hat aber e eine spektakulär regel-
mässige Kettenbruch-Entwicklung (wenn auch in vielleicht
in der Form, bei der auch was anderes als 1 im Zähler
stehen darf). Dies verhindert wohl solche Riesen-Nenner zu
Beginn der Entwicklung.
Meinst Du mit "zu Beginn" jetzt "fuer N=1"? ;-) :-(
-
Soweit ich weiss, kann man mit der Kettenbruchdarstellung
so gut wie nicht rechnen und insbesondere nicht gut aussagen,
wie der Kettenbruch von Potenzen aussieht.

Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
Rainer Rosenthal
2007-05-22 21:34:26 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Meinst Du mit "zu Beginn" jetzt "fuer N=1"? ;-) :-(
Ja, genau. Jetzt wo Du es sagst, sehe ich, wie dusslig das war.
Oder sagen wir mal so: es war denkfrei hingeschrieben worden.
Andererseits, jetzt beim Antworten, habe ich den Eindruck, dass
da vielleicht was Beweisbares dahinter steckt. Wenn sich x
gut rational approximieren lässt, dann ist das vielleicht für
x^n auch der Fall?

Gruss,
Rainer Rosenthal
***@web.de
Thomas Mautsch
2007-05-24 21:28:29 UTC
Permalink
Post by Rainer Rosenthal
Post by Thomas Mautsch
Post by Thomas Mautsch
Im Gegensatz zu Pi^N scheinen die Werte e^N viel seltener
(bzw. gar nicht(?)) fast ganzzahlig zu sein...
Soweit ich mich erinnere, hat aber e eine spektakulaer regel-
maessige Kettenbruch-Entwicklung (wenn auch in vielleicht
in der Form, bei der auch was anderes als 1 im Zaehler
stehen darf). Dies verhindert wohl solche Riesen-Nenner zu
Beginn der Entwicklung.
Meinst Du mit "zu Beginn" jetzt "fuer N=1"? ;-) :-(
[ ... ]
Post by Rainer Rosenthal
jetzt beim Antworten, habe ich den Eindruck, dass
da vielleicht was Beweisbares dahinter steckt. Wenn sich x
gut rational approximieren lässt, dann ist das vielleicht für
x^n auch der Fall?
Damit beantwortest Du zumindest schon mal ansatzweise meine Frage:
[ ... ]
Post by Rainer Rosenthal
Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
Also Kettwnbrueche haben damit zu tun, wie gut sich
eine gegebene Zahl
durch Brueche mit kleinen Nennern approximieren laesst.

Eine richtige Antwort ist das natuerlich noch nicht:

Was sagt denn die Groesse des k-ten Gliedes der Kettenbruchentwicklung
nun *genau* aus? - Kann man die Frage so stellen? Bei gewoehnlichen
Dezimalbruechen fragt man sich ja eigentlich auch nicht,
was denn die k-te Dezimalstelle (ob nun vor oder nach dem Komma)
genau aussagt. Andererseits habe ich mal irgendwo in sci.math
gelesen (by Jim Dolan?? oder John Baez?), dass die stellenweise
Addition und Multiplikation im Dezimalsystem
und insbesondere die Uebertraege dabei etwas mit Kohomologieklassen
zu tun haben (Gruppenkohomologie oder so...).

Bleiben zwei Fragen:

* Was sind denn jetzt Kettenbruchentwicklungen "hoch-mathematisch"?

* Ist es wirklich so, dass, wenn eine Zahl "e"
phaenomaenal "gut approximierbar" durch rationale Zahlen ist,
all ihre positiv-*ganzzahligen* Potenzen das auch sind?

Das "ganzzahlig" bereitet mir hierbei Kopfschmerzen. -
Wenn ich nicht ordentlich mit Kettenbruchentwicklungen rechnen kann,
wie unterscheide ich dann ganzzahlige Potenzen einer (positiven) Zahl
von beliebigen anderen Potenzen??

Ausserdem muss man sich Gedanken machen,
wie man das "gut approximierbar" in Formeln fasst...
Rainer Rosenthal
2007-05-24 21:40:17 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Ausserdem muss man sich Gedanken machen,
wie man das "gut approximierbar" in Formeln fasst...
Hallo Thomas,

würde meine Faszination für das Thema Kettenbrüche sich in
handfestes Wissen umgesetzt haben, dann wäre ich gar zu gerne
bereit, Dir auf alle Deine Fragen klar zu antworten. Ich muss
aber zugeben, dass ich nach dem Kauf von Minkowskis "Geometrie
der Zahlen" ausser noch mehr Wunsch nach Verständnis nichts
Bleibendes behalten habe :-(
Oder um es mal so auszudrücken: trotz heroischer Anstrengungen
ist mir das Tor zur Theorie der rationalen Approximationen
verschlossen geblieben ;-)

... ich habe mal das Usenet-Gedächtnis bemüht, das sich in den
Klauen von Google befindet. Meinen Minkowski samt Hurwitz habe
ich in der Antwort zu diesem Posting von Klaus Nagel erwähnt:
Message-ID: <***@t-online.de> Thema: Geraden im Gitter.

Noch mehr in die Kerbe haut das etwa zeitgleiche Posting von mir
im Thread "Primzahlbrüche als C/D", worin es heisst:

========================================================================
aus sci.math habe ich von Gerry Myerson einen Hinweis auf
"Markov spectrum" bekommen und gleich der erste Link führte zu

http://pauillac.inria.fr/algo/bsolve/constant/frmn/frmn.html

Dort findet sich sofort als erstes das von Dir genannte Hurwitz-Ergebnis.
Weiter gibt es einen Link ins NJAS Folgen-Archiv zu Folge A002559
mit einem weiteren Buch-Hinweis.
Und zwar auf das von mir schon mehrfach wärmstens empfohlene
Post by Thomas Mautsch
Zahlenzauber
John H. Conway, Richard K. Guy
Birkhäuser Verlag 1997
ISBN 3-7643-5244-2
Mir sind fast die Augen herausgefallen, als ich die phantastischen
Ergebnisse gelesen habe, die dort auf den Seiten 208 bis 210
zusammengetragen sind !

Leute, das Buch MUSS man haben - es ist ja schliesslich bald Weihnachten.
=========================================================================

Das lasse ich mal so stehen. Es könnte vielleicht, insbesondere wegen des

Markov spectrum,

als Antwort dienen. Weit besser als was ich jetzt mit meinem von MAX-
Matrizen verseuchten Schädel antworten könnte. Just eben vor wenigen
Minuten ist mir mit meiner Struktur-Bastelei ein weiterer Glückstreffer
gelungen, mit dem ich den Gruppenrekord unserer Notgemeinschaft ...
aber halt, nicht die Threads vermischen bitte, Herr Rosenthal :-)

Gruss,
Rainer

Rainer Rosenthal
***@web.de
Thomas Mautsch
2007-05-27 00:17:34 UTC
Permalink
Hi Rainer!
Danke fuer den Hinweis auf "Markov spectrum"
(und indirekt auch auf "Lagrange spectrum"). -
Das ist wohl in etwa die Richtung, auf die meine Frage abzielte.

In news:<***@mid.individual.net> schrieb Rainer Rosenthal:
[ ... ]
Post by Rainer Rosenthal
========================================================================
aus sci.math habe ich von Gerry Myerson einen Hinweis auf
"Markov spectrum" bekommen und gleich der erste Link führte zu
http://pauillac.inria.fr/algo/bsolve/constant/frmn/frmn.html
Dort findet sich sofort als erstes das von Dir genannte Hurwitz-Ergebnis.
Weiter gibt es einen Link ins NJAS Folgen-Archiv zu Folge A002559
mit einem weiteren Buch-Hinweis.
Kann es sein, dass sich die Struktur der Seite seitdem geaendert hat? -
Ich konnte auf die Schnelle nicht den Link finden,
auf den Du Dich beziehst.
"Continued fraction transformation (5/23/2007)"
http://algo.inria.fr/csolve/kz.pdf
scheint es jedenfalls nicht zu sein, oder?
Post by Rainer Rosenthal
Und zwar auf das von mir schon mehrfach wärmstens empfohlene
Zahlenzauber
John H. Conway, Richard K. Guy
Birkhäuser Verlag 1997
ISBN 3-7643-5244-2
Mir sind fast die Augen herausgefallen, als ich die phantastischen
Ergebnisse gelesen habe, die dort auf den Seiten 208 bis 210
zusammengetragen sind !
Muss ich mir bei Gelegenheit noch ansehen.
Post by Rainer Rosenthal
Leute, das Buch MUSS man haben - es ist ja schliesslich bald Weihnachten.
=========================================================================
Das lasse ich mal so stehen. Es könnte vielleicht,
insbesondere wegen des
Markov spectrum,
als Antwort dienen.
War schon sehr anregend. - Mir war zum Beispiel nicht klar,
dass Kettenbrueche mit dynamischen Systemen auf der hyperbolischen
Ebene zu tun haben.

Will sagen: Mir war zum Beispiel noch nie aufgefallen, dass
die Wirkung der modulare Gruppe SL(2,Z) auf den reellen Zahlen u {oo},

r |--> (a*r + b) / (c*r +d)

sich auch einfach auf der Kettenbruchentwicklung der reellen Zahl r
beschreiben laesst. - Die modulare Gruppe SL(2,Z) wirkt erzeugt von

* Inversionen r |--> -1/r,
d.h., der Matrix mit a=d=0, b=-1, c=+1,

und

* Translationen r |--> r+b,
d.h., Matrizen mit a=1, c=0, d=1;

und
diese beiden Operationen lassen sich auch sehr leicht
durch ihre Wirkung auf der Kettenbruchentwicklung beschreiben.
Und SL(2,Z) ist natuerlicherweise eine Untergrupper
der Symmetriegruppe SL(2,R) der hyperbolischen Ebene
(im Oberen-Halbebene-Modell)...

Mehr kann ich noch nicht sagen,
ohne mich in das Thema hineingearbeitet zu haben.

Vorerst jedenfalls vielen Dank
und
herzliche Gruesse
Thomas
Thomas Haunhorst
2007-05-27 14:29:09 UTC
Permalink
Mir war zum Beispiel noch nie aufgefallen, dass die Wirkung der
modulare Gruppe SL(2,Z) auf den reellen Zahlen u {oo},
r |--> (a*r + b) / (c*r +d)
sich auch einfach auf der Kettenbruchentwicklung der reellen Zahl r
beschreiben laesst. - Die modulare Gruppe SL(2,Z) wirkt erzeugt von
* Inversionen r |--> -1/r,
d.h., der Matrix mit a=d=0, b=-1, c=+1,
und
* Translationen r |--> r+b,
d.h., Matrizen mit a=1, c=0, d=1;
Dann schau Dir 'mal

Leutbecher, Zahlentheorie - Eine Einf. in die Algebra, Kap.6,
Springer

an. (Insbesondere Satz 4, Abschnitt 6.3.) Dort wird auch ein ganz
interessanter Zusammenhang zwischen Kettenbruchentwicklungen
und einer gewissen Erweiterung der /Halbgruppe des
Euklidischen Algorithmus/ (gewisse ganzzahlige 2x2-Matrizen)
untersucht. Diese Erweiterung besteht u.a. aus Translationsmatrizen
von GL_2(Z) mit gewissen Eigenschaften.
--
Gruß, Thomas.
Christopher Creutzig
2007-05-25 08:38:56 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
* Ist es wirklich so, dass, wenn eine Zahl "e"
phaenomaenal "gut approximierbar" durch rationale Zahlen ist,
all ihre positiv-*ganzzahligen* Potenzen das auch sind?
Schlechter als die entsprechenden Potenzen der Approximationen kann es
jedenfalls nicht werden. Und diese Schranke wird offensichtlich
erreicht, beispielsweise von ratinoalen Zahlen. :-)
Post by Thomas Mautsch
Ausserdem muss man sich Gedanken machen,
wie man das "gut approximierbar" in Formeln fasst...
Kleine Nenner der Konvergenten des Kettenbruchs bietet sich an.
--
"Mangel an Beweisen" wirkt in Mathe nicht strafmildernd!
Rainer Rosenthal, d.s.m
Thomas Mautsch
2007-05-27 00:17:32 UTC
Permalink
Hi Christopher!
Post by Christopher Creutzig
Post by Thomas Mautsch
* Ist es wirklich so, dass, wenn eine Zahl "e"
phaenomaenal "gut approximierbar" durch rationale Zahlen ist,
all ihre positiv-*ganzzahligen* Potenzen das auch sind?
Schlechter als die entsprechenden Potenzen der Approximationen
kann es jedenfalls nicht werden.
Ich verstehe Deine Antwort leider nicht. -
Mir geht es darum, ob es zum Beispiel zu
gegebenen Konstanten C und n einen Wert C' gibt,
der im Vergleich mit C nicht astronomisch gross ist, so dass
fuer jede Zahl z, deren Kettenbruchentwicklung nur Koeffizienten <= C
enthaelt, die Kettenbruchentwicklung von z^n nur Koeffizienten <= C'
enthaelt.
Etwas allgemeiner als diese Frage interessiert mich, ob
eine ganzzahlige Potenz der Eulerzahl e - die ja eine sehr regulaere
Kettenbruchentwicklung mit ziemlich kleinen Koeffizienten besitzt -
fast ganzzahlig sein kann.
Post by Christopher Creutzig
Post by Thomas Mautsch
Ausserdem muss man sich Gedanken machen,
wie man das "gut approximierbar" in Formeln fasst...
Kleine Nenner der Konvergenten des Kettenbruchs bietet sich an.
Ich wollte das aber eigentlich direkt von der Kettenbruchentwicklung
ablesen. - Sehe ich das falsch, oder ist der Zusammenhang zwischen
dem Kettenbruch und der Folge der Nenner seiner Konvergenten
(fast) ebenso kompliziert wie der zwischen dem Kettenbruch und seinem Wert?
Christopher Creutzig
2007-05-28 09:18:15 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Mir geht es darum, ob es zum Beispiel zu
gegebenen Konstanten C und n einen Wert C' gibt,
der im Vergleich mit C nicht astronomisch gross ist, so dass
fuer jede Zahl z, deren Kettenbruchentwicklung nur Koeffizienten <= C
enthaelt, die Kettenbruchentwicklung von z^n nur Koeffizienten <= C'
enthaelt.
Und ich wollte nur einwerfen, dass C'=C^n einerseits offensichtlich
genügt (weil die Konvergenten Bestapproximatinen sind), andererseits
aber auch erreicht wird, etwa bei Kettenbruchentwicklungen rationaler
Zahlen. Ob es bei irrationalen Zahlen Kriterien gibt, nach denen sich
kleinere C' finden lassen, weiss ich nicht.
--
"Mangel an Beweisen" wirkt in Mathe nicht strafmildernd!
Rainer Rosenthal, d.s.m
Thomas Haunhorst
2007-05-25 20:43:42 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
Kurz: Endliche Kettenbrüche sind rationale, unendliche Kettenbrüche
irrationale Zahlen.

Etwas länger: Endliche Kettenbrüche sind die Bilder einer *gewissen*
rekursiv definierten Funktion auf der Menge der endlichen Folgen,
deren erste Komponente eine ganze und alle weiteren Komponenten positive
natürliche Zahlen sind: Sei (a_0,a_1,...,a_k) so eine Folge. Dann sei

[a_0] := a_0, [a_0,a_1,...,a_{k+1}] := a_0 + 1 / [a_1,...,a_k].

Die Bilder sind rationale Zahlen. Man könnte die Funktion [.] wohl
auch *Kettenbruchfunktion* nennen (das habe ich allerdings noch
nirgendwo gelesen und fällt mir nur gerade so ein). Das Bild von [.]
ist Q (die Menge der rationalen Zahlen). Die Surjektivität sieht man
ein, wenn man sich den Euklidischen Algorithmus etwas näher ansieht.
Man kann dann sagen, dass die Elemente des Urbildes einer rationalen
Zahl q (unter [.]) *Kettenbruchentwicklungen von q* sind. [.] ist
aber nicht injektiv, so dass man nicht von /der/ Kettenbruchentwick-
lung sprechen kann. Eine rationale Zahl hat aber nur zwei Kettenbruch-
entwicklungen. Geignetes Normieren führt dann schließlich dazu, dass
man von /der/ Kettenbruchentwicklung einer rationalen Zahl sprechen
kann. Man kann dann auch sagen, dass eine rationale Zahl eine
Kettenbruchentwicklung codiert.

Zu unendlichen Kettenbrüchen mag sich nun ein anderer äußern.
--
Gruß, Thomas.
Thomas Haunhorst
2007-05-25 22:17:46 UTC
Permalink
Post by Thomas Haunhorst
Endliche Kettenbrüche sind die Bilder einer *gewissen*
rekursiv definierten Funktion auf der Menge der endlichen Folgen,
deren erste Komponente eine ganze und alle weiteren Komponenten positive
natürliche Zahlen sind: Sei (a_0,a_1,...,a_k) so eine Folge. Dann sei
[a_0] := a_0, [a_0,a_1,...,a_{k+1}] := a_0 + 1 / [a_1,...,a_k].
Die Bilder sind rationale Zahlen. Man könnte die Funktion [.] wohl
auch *Kettenbruchfunktion* nennen (das habe ich allerdings noch
nirgendwo gelesen und fällt mir nur gerade so ein). Das Bild von [.]
ist Q (die Menge der rationalen Zahlen).
Nachschlag: Man könnte auch die Elemente des Definitionsbereiches
von [.] als Kettenbrüche ansehen, und zu den Bildern sagt man "Wert
des Kettenbruchs (n_0,...,n_k)".
--
Gruß, Thomas.
Thomas Mautsch
2007-05-27 00:17:31 UTC
Permalink
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
^^^^^^^^^^^^^
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^
Post by Thomas Haunhorst
Kurz: Endliche Kettenbrüche sind rationale, unendliche Kettenbrüche
irrationale Zahlen.
Danke fuer die Antwort. Hast Du eigentlich ueberlesen,
dass ich keine elementare zahlentheoretische Erklaerung
von Kettenbruechen benoetige? Ich wollte eine Erklaerung
in der Gewichtsklasse von "Kohomologietheorien" und Aehnlichem,
also wesentlich schwergewichtiger als die elementare Zahlentheorie
aus dem 19. Jahrhundert, die Du bietest und die ich schon kannte.

Ich wuerde auch Kettenbrueche nicht direkt mit reellen Zahlen
identifizieren wollen. - Ich sehe Kettenbruchentwicklungen
in etwa auf gleicher Stufe mit Dezimalbruchentwicklungen -
als Kodierung von reellen Zahlen durch gewisse Folgen ganzer Zahlen -
nur, dass man mit Dezimalbruechen direkt rechnen kann
und mit Kettenbruechen nicht.
Thomas Haunhorst
2007-05-27 11:58:27 UTC
Permalink
Post by Thomas Haunhorst
Endliche Kettenbrüche sind rationale, unendliche Kettenbrüche
irrationale Zahlen.
[...]. Hast Du eigentlich ueberlesen, dass ich keine elementare
zahlentheoretische Erklaerung von Kettenbruechen benoetige?
Sorry, nein. Wo hast Du das denn geschrieben? Du hast gefragt
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Genau das habe ich beantwortet, und zwar durchaus in der
(halbformalen) Sprache der modernen Mathematik. In Deiner
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
gehört meine Antwort wohl zu den "...".
Ich sehe Kettenbruchentwicklungen [...] als Kodierung von reellen
Zahlen durch gewisse Folgen ganzer Zahlen
Dann entspricht das ja dem Teil meines Postings, den Du weggesnippt
hast (wobei ich dort - um ganz genau zu sein - nur von endlichen
Entwicklungen gesprochen habe).
Ich wollte eine Erklaerung in der Gewichtsklasse von
"Kohomologietheorien" und Aehnlichem, also wesentlich
schwergewichtiger als die elementare Zahlentheorie
aus dem 19. Jahrhundert, die Du bietest und die ich schon kannte.
Da kannst'e mal sehen, dass "hochgestochene" Mathematik (d.i. "in
der Sprache der modernen Mathematik" (Th. Mautsch)) auch einfachste
Erklärungen bieten kann.
--
Gruß, Thomas.
Thomas Haunhorst
2007-05-27 12:37:06 UTC
Permalink
Post by Thomas Haunhorst
Endliche Kettenbrüche sind rationale, unendliche Kettenbrüche
irrationale Zahlen.
[...]. Hast Du eigentlich ueberlesen, dass ich keine elementare
zahlentheoretische Erklaerung von Kettenbruechen benoetige?
Sorry, nein. Wo hast Du das denn geschrieben? Du hast gefragt
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
Was sind Kettenbrueche eigentlich, wenn man es hochgestochen -
in der Sprache der modernen Mathematik ausdruecken will.
Genau das habe ich beantwortet, und zwar durchaus in der
(halbformalen) Sprache der modernen Mathematik. In Deiner
Post by Thomas Haunhorst
Post by Thomas Mautsch
Kohomologieklassen, Residuen, ...???
gehört meine Antwort wohl zu den "...".
Ich sehe Kettenbruchentwicklungen [...] als Kodierung von reellen
Zahlen durch gewisse Folgen ganzer Zahlen
Dann entspricht das ja dem Teil meines Postings, den Du weggesnippt
hast (wobei ich dort - um ganz genau zu sein - nur von endlichen
Entwicklungen gesprochen habe).
Ich wollte eine Erklaerung in der Gewichtsklasse von
"Kohomologietheorien" und Aehnlichem, also wesentlich
schwergewichtiger als die elementare Zahlentheorie [...],
die Du bietest und die ich schon kannte.
Da kannst'e mal sehen, dass "hochgestochene" Mathematik (d.i. "in
der Sprache der modernen Mathematik" (Th. Mautsch)) auch einfachste
Erklärungen bieten kann.
--
Gruß, Thomas.
Joachim Pense
2007-05-20 17:58:40 UTC
Permalink
Post by Christian Steins
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
Das ist ja gar nichts, schau mal nach e^i*pi!

Joachim
Thomas Mautsch
2007-05-21 01:34:38 UTC
Permalink
Post by Joachim Pense
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung von 0,005 Prozent)?
Das ist ja gar nichts, schau mal nach e^i*pi!
ca. 1.697409755+2.643559064*I

Was soll jetzt daran besonders sein? :-)

Aber mal ehrlich:

Dass (exp(Pi) - Pi) fast 20 ist, ist momentan nicht durch
mathematische Gesetze erklaer- oder motivierbar
und damit irregulaer und wesentlich interessanter als
die doch nur all zu regulaere Eulerformel,
auf die Du anspielst - die zugegeben "grosse Mathematik" ist,
aber die auch jeder Mathematikstudent nach dem 1. Semester
irgendwie erklaeren kann bzw. zumindest erklaeren koennen sollte...
Hendrik van Hees
2007-05-21 02:17:39 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Post by Joachim Pense
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung von 0,005 Prozent)?
Das ist ja gar nichts, schau mal nach e^i*pi!
ca. 1.697409755+2.643559064*I
Hat da Redmond wieder erbarmungslos zugeschlagen?

exp(i pi)=cos(pi)+i sin(pi)=cos(pi)=-1,

wie man auch sofort an der Gaußschen Zahlenebene abliest.
--
Hendrik van Hees Texas A&M University
Phone: +1 979/845-1411 Cyclotron Institute, MS-3366
Fax: +1 979/845-1899 College Station, TX 77843-3366
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq mailto:***@comp.tamu.edu
Thomas Nordhaus
2007-05-21 06:15:20 UTC
Permalink
Post by Hendrik van Hees
Post by Thomas Mautsch
Post by Joachim Pense
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung von 0,005 Prozent)?
Das ist ja gar nichts, schau mal nach e^i*pi!
ca. 1.697409755+2.643559064*I
Hat da Redmond wieder erbarmungslos zugeschlagen?
e^i*pi = pi*e^i = pi*(e^i) - Thomas M. hat Recht!

Thomas Nordhaus
Post by Hendrik van Hees
exp(i pi)=cos(pi)+i sin(pi)=cos(pi)=-1,
wie man auch sofort an der Gaußschen Zahlenebene abliest.
Hendrik van Hees
2007-05-22 02:11:27 UTC
Permalink
Post by Thomas Nordhaus
e^i*pi = pi*e^i = pi*(e^i) - Thomas M. hat Recht!
Hm, wer lesen kann, ist klar im Vorteil :-).
--
Hendrik van Hees Texas A&M University
Phone: +1 979/845-1411 Cyclotron Institute, MS-3366
Fax: +1 979/845-1899 College Station, TX 77843-3366
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq mailto:***@comp.tamu.edu
Sebastian Starosielec
2007-05-22 18:30:52 UTC
Permalink
Post by Christian Steins
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
Was soll das für eine Frage sein ?

"Zufällig" ist es sicherlich nicht. Ich bekomm jedesmal dasselbe Ergebnis :)

Solche Zahlenspielereien sind selten irgendwie sinnvoll.
Entweder hat man eine Identität - oder man hat keine.

Mehr als zum Überschlagsrechnen reicht es wohl nicht.
Da ist pi ~ 22/7 allerdings praktischer zu kennen.


Grüße, Sebastian
Alfred Flaßhaar
2007-05-22 18:38:46 UTC
Permalink
Post by Sebastian Starosielec
Post by Christian Steins
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
Was soll das für eine Frage sein ?
"Zufällig" ist es sicherlich nicht. Ich bekomm jedesmal dasselbe Ergebnis :)
Solche Zahlenspielereien sind selten irgendwie sinnvoll.
Entweder hat man eine Identität - oder man hat keine.
Mehr als zum Überschlagsrechnen reicht es wohl nicht.
Da ist pi ~ 22/7 allerdings praktischer zu kennen.
Aber Spaß macht es trotzdem. Vielleicht ist auch die Frage interessant:

Wie muß die Gleichung exp(x) - x = 20 gestaltet werden, damit eine
Lipschitzbedingung erfüllt ist und der Fixpunktsatz von Banach greift?

Freundliche Grüße, Alfred Flaßhaar
Ulrich Lange
2007-05-24 19:23:14 UTC
Permalink
Post by Alfred Flaßhaar
Wie muß die Gleichung exp(x) - x = 20 gestaltet werden, damit eine
Lipschitzbedingung erfüllt ist und der Fixpunktsatz von Banach greift?
Willst Du hier auf etwas Bestimmtes hinaus, was ich nicht sehe? Eine
(mögliche, aber banale) Antwort wäre doch z.B.:

F(x) = x - (exp(x) - x - 20)/(exp(x) - 1)

In einer hinreichend kleinen (abgeschl. und nichtentarteten) Intervall,
das die Nullstelle in der Nähe von pi enthält, erfüllt F die
Voraussetzungen des Fixpunktsatzes von Banach (und sogar noch etwas
mehr: Die spezielle "Fixpunktiteration" x_{n+1} = F(x_n) ist natürlich
das Newton-Verfahren für exp(x) - x - 20 = 0).
--
Ulrich Lange

(ulrich punkt lange at mainz bindestrich online punkt de)
Alfred Flaßhaar
2007-05-25 15:44:52 UTC
Permalink
Post by Ulrich Lange
Post by Alfred Flaßhaar
Wie muß die Gleichung exp(x) - x = 20 gestaltet werden, damit eine
Lipschitzbedingung erfüllt ist und der Fixpunktsatz von Banach greift?
Willst Du hier auf etwas Bestimmtes hinaus, was ich nicht sehe? Eine
F(x) = x - (exp(x) - x - 20)/(exp(x) - 1)
In einer hinreichend kleinen (abgeschl. und nichtentarteten)
Intervall, das die Nullstelle in der Nähe von pi enthält, erfüllt F
die Voraussetzungen des Fixpunktsatzes von Banach (und sogar noch
etwas mehr: Die spezielle "Fixpunktiteration" x_{n+1} = F(x_n) ist
natürlich das Newton-Verfahren für exp(x) - x - 20 = 0).
Ja, es war ein recht durchsichtiger Beitrag. Es lag mir daran zu
erinnern, daß die erfüllte Lipschitzbedingung sich meist nicht an der
ursprünglichen Aufgabe darstellen läßt und daher Umformungen notwendig
werden. Hier dachte ich an x = ln(20+x), was recht angenehm auch bei
grobem Startwert konvergiert.

Freundliche Grüße, Alfred Flaßhaar
Ulrich Lange
2007-05-28 12:19:04 UTC
Permalink
Post by Alfred Flaßhaar
Post by Ulrich Lange
Post by Alfred Flaßhaar
Wie muß die Gleichung exp(x) - x = 20 gestaltet werden, damit eine
Lipschitzbedingung erfüllt ist und der Fixpunktsatz von Banach greift?
Willst Du hier auf etwas Bestimmtes hinaus, was ich nicht sehe? Eine
F(x) = x - (exp(x) - x - 20)/(exp(x) - 1)
In einer hinreichend kleinen (abgeschl. und nichtentarteten)
Intervall, das die Nullstelle in der Nähe von pi enthält, erfüllt F
die Voraussetzungen des Fixpunktsatzes von Banach (und sogar noch
etwas mehr: Die spezielle "Fixpunktiteration" x_{n+1} = F(x_n) ist
natürlich das Newton-Verfahren für exp(x) - x - 20 = 0).
Ja, es war ein recht durchsichtiger Beitrag. Es lag mir daran zu
erinnern, daß die erfüllte Lipschitzbedingung sich meist nicht an der
ursprünglichen Aufgabe darstellen läßt und daher Umformungen notwendig
werden. Hier dachte ich an x = ln(20+x), was recht angenehm auch bei
grobem Startwert konvergiert.
Stimmt: "Mein" Newton-Verfahren konvergiert dagegen für grobe Startwerte
grottenschlecht. Hier mal die ersten Werte für Startwert x=100

Newton x->ln(20+x)
10 10
9.00131665 3.40119738
8.00476817 3.15278719
7.01378718 3.14211517
6.03720494 3.14165413
5.09714256 3.14163420
4.24538350 3.14163334
3.58333833 3.14163330
3.22869644 3.14163330
3.14546753
3.14164097
3.14163330
3.14163330

Daß das Newton-Verfahren hier für große Startwerte so schlecht ist,
liegt daran, daß wegen der exp(x)-Terme für große x gilt:

F(x) ~ x-1.

Das Verfahren muß also erstmal mühsam in 1er-Schritten vom hohen
Startwert runterkommen, bevor es die newton-übliche quadratische
Konvergenz aufnimmt (Für Startwert pi ist das Newton-Verfahren besser
als die Fixpunktiteration).
Richtig gut wird es natürlich, wenn man statt der Fixpunktiteration
x->ln(20+x) das Newton-Verfahren für die Gleichung ln(20+x) - x = 0
verwendet:

10
3.17365246
3.14163430
3.14163330
3.14163330

Ich kann dir also nur zustimmen: Es lohnt sich meist, erstmal über
geschickte Umformungen einer Gleichung nachzudenken, bevor man mit dem
Iterieren anfängt :-)
--
Ulrich Lange

(ulrich punkt lange at mainz bindestrich online punkt de)
Thomas Mautsch
2007-05-23 16:33:40 UTC
Permalink
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung von 0,005 Prozent)?
Was soll das für eine Frage sein?
Eine berechtigte. - Gibt es denn nichts, was Dich in Erstaunen
versetzt und was Du naeher erklaert haben moechtest?
"Zufällig" ist es sicherlich nicht.
Ich bekomm jedesmal dasselbe Ergebnis :)
Wie man in den Wald hineinruft, ... -
In einem Ein-Ereignis-Wahrscheinlichkeitsraum
ist natuerlich jedes Ereignis sicher. :-)

Die Kunst besteht natuerlich darin,
den richtigen Kontext fuer die Frage zu finden.
Solche Zahlenspielereien sind selten irgendwie sinnvoll.
Entweder hat man eine Identität - oder man hat keine.
Hast Du nicht das Ende der 560 Zeilen langen Mail
von Rainer Rosenthal in diesem Thread gelesen. -
Da wird *erklaert*, warum e^(163^(1/2)*Pi) fast ganzzahlig ist.
(Es weicht um weniger als 10^(-12) von einer ganzen Zahl ab.)

Falls Du ein einfacher verstaendliches Beispiel haben willst:
Frag Dich mal nach dem Grund, warum, wenn man

f(k)= sqrt(k+1000000)

setzt, die Summe

f(1) + f(25) + f(31) + f(84)
+ f(87) + f(134) + f(158) + f(182) + f(198)

fast gleich der Summe

f(2) + f(18) + f(42) + f(66)
+ f(113) + f(116) + f(169) + f(175) + f(199)

ist. - Da steckt ein handfester Grund dahinter.
(Falls Du nicht rauskommst, findest Du die Antwort im Thread
"[Matx]#077: Wurzelsummen" vom November/Dezember 2006.)
Mehr als zum Überschlagsrechnen reicht es wohl nicht.
Fuer Ueberschlagsrechnungen??? - Wie das?
Da ist pi ~ 22/7 allerdings praktischer zu kennen.
Verwendest Du wirklich rationale Zahlen mit krummen
Zaehlern und Nennern in *Ueberschlag*srechnungen?
Sebastian Starosielec
2007-06-04 20:05:24 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Frag Dich mal nach dem Grund, warum, wenn man
f(k)= sqrt(k+1000000)
setzt, die Summe
f(1) + f(25) + f(31) + f(84)
+ f(87) + f(134) + f(158) + f(182) + f(198)
fast gleich der Summe
f(2) + f(18) + f(42) + f(66)
+ f(113) + f(116) + f(169) + f(175) + f(199)
ist. - Da steckt ein handfester Grund dahinter.
(Falls Du nicht rauskommst, findest Du die Antwort im Thread
"[Matx]#077: Wurzelsummen" vom November/Dezember 2006.)
Nein es überrascht mich ehrlich gesagt nicht.
Nach 2 Minuten Überlegung sieht man:

Sum_i Sqrt(N + k_i) = Sqrt(N) Sum_i Sqrt(1+2eps_i)
mit eps_i = k_i/(2N)

Wählst Du eps_i klein genug, in deinem Falle durch die große Wahl von
N=1000000, entwickelt man die Wurzel.
=~ Sqrt(N) Sum_i (1+eps_i)

9 Zahlen zu finden, die gegenüber N klein sind, und in ihrer Summe gleich
sind (in deinem Fall 900) ist nicht schwer.

Der erwartende absolute Fehler ist von Ordnung eps^2 = 10^-10,
der tatsächliche Fehler liegt mit 10^-9 voll im üblichen Rahmen.

Grüße, Sebastian
Thomas Mautsch
2007-06-05 00:35:39 UTC
Permalink
Post by Sebastian Starosielec
Post by Thomas Mautsch
Frag Dich mal nach dem Grund, warum, wenn man
f(k)= sqrt(k+1000000)
setzt, die Summe
f(1) + f(25) + f(31) + f(84)
+ f(87) + f(134) + f(158) + f(182) + f(198)
fast gleich der Summe
f(2) + f(18) + f(42) + f(66)
+ f(113) + f(116) + f(169) + f(175) + f(199)
ist. - Da steckt ein handfester Grund dahinter.
(Falls Du nicht rauskommst, findest Du die Antwort im Thread
"[Matx]#077: Wurzelsummen" vom November/Dezember 2006.)
Nein es überrascht mich ehrlich gesagt nicht.
Sum_i Sqrt(N + k_i) = Sqrt(N) Sum_i Sqrt(1+2eps_i) mit eps_i = k_i/(2N)
Wählst Du eps_i klein genug, in deinem Falle durch die große Wahl von
N=1000000, entwickelt man die Wurzel. =~ Sqrt(N) Sum_i (1+eps_i)
9 Zahlen zu finden, die gegenüber N klein sind, und in ihrer Summe
gleich sind (in deinem Fall 900) ist nicht schwer.
Du bist damit im Prinzip auf dem richtigen Weg,
Post by Sebastian Starosielec
Der erwartende absolute Fehler ist von Ordnung eps^2 = 10^(-10),
... was noch mit sqrt(N) = 1000 und der
Anzahl der Summanden, d.h. 18, zu multiplizieren waere...
Post by Sebastian Starosielec
der tatsächliche Fehler liegt mit 10^(-9) voll im üblichen Rahmen.
Ich weiss nicht, mit welcher Klapperkiste Du den bestimmt hast. :-)

Die Differenz der beiden Summen ist kleiner als 4*10^(-37),
wenn man richtig rechnet...
Christopher Creutzig
2007-06-06 14:53:12 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Die Differenz der beiden Summen ist kleiner als 4*10^(-37),
wenn man richtig rechnet...
Sogar deutlich kleiner, sie liegt bei unter 1.05*10^(-45). Verlässlich.
--
"Mangel an Beweisen" wirkt in Mathe nicht strafmildernd!
Rainer Rosenthal, d.s.m
Sebastian Starosielec
2007-06-06 18:26:18 UTC
Permalink
Post by Thomas Mautsch
Post by Sebastian Starosielec
Der erwartende absolute Fehler ist von Ordnung eps^2 = 10^(-10),
... was noch mit sqrt(N) = 1000 und der
Anzahl der Summanden, d.h. 18, zu multiplizieren waere...
Ohja, glatt vergessen. Schande über mein Haupt.
Post by Thomas Mautsch
Post by Sebastian Starosielec
der tatsächliche Fehler liegt mit 10^(-9) voll im üblichen Rahmen.
Ich weiss nicht, mit welcher Klapperkiste Du den bestimmt hast. :-)
Die Differenz der beiden Summen ist kleiner als 4*10^(-37),
wenn man richtig rechnet...
Ups, ja war ne Popelskiste, hatte angeblich ne Genauigkeit von 15 Stellen,
da muss wohl die Wurzelfunktion bescheiden implementiert sein. Deshalb hab
ichs auch nicht weiterverfolgt ^^

Gut, wenn tatsächlich 10^-45 Genauigkeit vorliegt, entwickelt man die
Wurzel in höhere Ordnungen eps, und erhält die Regeln:
gleiche Anzahl (hier: 9),
gleiche Summe (900),
gleiche Summe der Quadrate (131460),
gleiche Summe der Kubike (21438000),
usw.

Die Frage bleibt dann, wie man solche ganze Zahlen findet.
Vermutlich nur durch gezieltes Ausprobieren (dafür lassen sich ja dann
auch einschränkende Regeln finden)

Grüße, Sebastian
Rainer Rosenthal
2007-06-06 20:11:50 UTC
Permalink
Post by Sebastian Starosielec
Gut, wenn tatsächlich 10^-45 Genauigkeit vorliegt, entwickelt man die
gleiche Anzahl (hier: 9),
gleiche Summe (900),
gleiche Summe der Quadrate (131460),
gleiche Summe der Kubike (21438000),
^^^^^^ heisst das nicht "Kuben" (Mz. von Kubus)?
Post by Sebastian Starosielec
usw.
Die Frage bleibt dann, wie man solche ganze Zahlen findet.
Vermutlich nur durch gezieltes Ausprobieren (dafür lassen sich ja dann
auch einschränkende Regeln finden)
Das hatten wir im letzten Dezember. Gucke mal hier z.B.:

http://euler.free.fr/eslp/TarryPrb.htm

Gruss,
Rainer Rosenthal
***@web.de
Sebastian Biallas
2007-06-11 01:00:13 UTC
Permalink
Post by Sebastian Starosielec
Post by Christian Steins
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
Was soll das für eine Frage sein ?
"Zufällig" ist es sicherlich nicht. Ich bekomm jedesmal dasselbe Ergebnis :)
Solche Zahlenspielereien sind selten irgendwie sinnvoll.
Doch, man kann damit Schabernack treiben:
http://xkcd.com/c217.html
--
Gruß,
Sebastian
Rainer Rosenthal
2007-06-11 07:29:57 UTC
Permalink
Post by Sebastian Biallas
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
http://xkcd.com/c217.html
Das ist jetzt schon das dritte Mal innerhalb weiniger Tage,
dass ich durch verschieden Hinweise auf diese Comic-Serie
verwiesen wurde. Die Zeichnungen scheinen ausgemacht
kindisch zu sein, der Witz darin ist aber grossartig.

Dieser an Mathe-Lehrer gerichtete Scherz ist doch auch
köstlich, oder?
Loading Image...

Die Zeichnungen dienen "nur" dem langsameren Lesen und
der besseren Vorstellung der Umgebung des Dialogs zweier
Lehrer, in den eine dritte Person hineinspricht.
Diese dritte Person sitzt im Sessel dabei und liest in
einem Buch. Sie hat nicht mehr zu tun als laut "AHEM"
und leise "THANK YOU" zu sagen. Dadurch wissen wir dann,
dass wir es mit jemandem zu tun haben, der oder die unsere
geliebte Mathematik in die Klassenzimmer trägt.

Der Vollständigkeit halber hier noch die andere Gelegenheit,
die mich auf diese Website geführt hat. Es war Markus Sigg,
der mich auf http://hacks.atrus.org/factor_clock/ aufmerk-
sam gemacht hat. Hier haben wir es mit einer sauberen
Ausarbeitung der in der Comic-Serie vorgegebenen absurden
Idee zu tun, zu jeder Sekunde des Tages aktuell die
Primfaktorzerlegung anzugeben.

Wie man sieht, sind alle drei Themen knallhart an dem dran,
was Mathematiker Realität nennen ;-)

Gruss,
Rainer Rosenthal
***@web.de
Sebastian Biallas
2007-06-11 12:57:59 UTC
Permalink
Post by Rainer Rosenthal
Post by Sebastian Biallas
Post by Christian Steins
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
http://xkcd.com/c217.html
Das ist jetzt schon das dritte Mal innerhalb weiniger Tage,
dass ich durch verschieden Hinweise auf diese Comic-Serie
verwiesen wurde. Die Zeichnungen scheinen ausgemacht
kindisch zu sein, der Witz darin ist aber grossartig.
Allerdings :)

Als de.rec.denksport-Leser wird Dir der hier bestimmt auch gefallen:
http://xkcd.com/c246.html

Übrigens gibt es zu jeder Zeichnung noch einen versteckte(n)
Hinweis/Erklärung/Witz, wenn man kurz mit dem Mauszeiger darauf verweilt.
--
Gruß,
Sebastian
Rainer Rosenthal
2007-06-11 14:59:30 UTC
Permalink
Post by Sebastian Biallas
http://xkcd.com/c246.html
Übrigens gibt es zu jeder Zeichnung noch einen versteckte(n)
Hinweis/Erklärung/Witz, wenn man kurz mit dem Mauszeiger darauf verweilt.
Danke für den Hinweis. Bei dem zu diesem Thread gehörenden Comic
steht:
Also I hear the 4th root of (9^2+19^2/22) is PI

Neugierig habe ich das mal gehackt:

(9^2+19^2/22)^(1/4) = 3.141592652

ist wirklich verdammt nahe an PI = 3.141592654. Und wenn man
diesen Wert mal T nennt, dann stellt man fest, dass gilt

E hoch K - K ist sehr nahe bei 20

wenn man für K nicht PI wählt und auch nicht das T, welches ein
wenig kleiner ist als PI. Man muss nur einfach

K = PI + a*(PI-T)

nehmen, wobei die aus alten sumerischen Tontafeln wohlbekannte
astronomisch bedeutsame Zahl a=40362 ist. Na ja, war nicht so
doll, aber bis zum Ende des ersten Quartals 2008 mag ich mit dem
Absenden dieses Postings nicht warten :-)

Gruss,
Rainer Rosenthal
***@web.de
Eckard Blumschein
2007-06-12 08:15:55 UTC
Permalink
Post by Sebastian Starosielec
Post by Christian Steins
Hi,
ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ?
Was soll das für eine Frage sein ?
"Zufällig" ist es sicherlich nicht. Ich bekomm jedesmal dasselbe Ergebnis :)
Solche Zahlenspielereien sind selten irgendwie sinnvoll.
Entweder hat man eine Identität - oder man hat keine.
Mehr als zum Überschlagsrechnen reicht es wohl nicht.
Da ist pi ~ 22/7 allerdings praktischer zu kennen.
Ungenauer aber nützlicher für den Daumen eines Ingenieurs wie ich, der
noch ohne Taschenrechner abschätzen gelernt hat, ist pi^2 ungefähr zehn.

Um die Bedenken der Mathematiker gegen die Nichtigkeit einzelner reeller
Zahlen nachzuvollziehen bzw. zu zerstreuen, mache ich mir mal die Mühe
und vergleiche die "Konvergenz" von Potenzfunktion und Fakultät gegen oo
miteinander:

Die Reihenentwicklung von exp(pi) lautet bekanntlich 1 + pi + pi^2/2! +
pi^3/3! + ... + pi^n/n! + ...

Vergleichen wir dies mit 20 + pi, so folgt:
19 = pi^2/2! + pi^3/3! + pi^4/4! + pi^5/5! + pi^6/6! + pi^7/7! + pi^8/8!
+ ...
19 = 9,869604/2 + 31,006277/6 + 97,40909/24 + 306,02/120 + 961,39/720 +
3020.29/5040 + 9488,5/40320 + ...
19 = 4,9348 + 5,1677 + 4,0587 + 2,550 + 1,3353 + 0,5992 + 0,2353 + ... =
18,455 + ...

Es wird deutlich: Die Fakultät geht stärker gegen oo als Cantors Potenz
welche angeblich für "Überabzählbarkeit" (korrekt Nichtabzählbarkeit
bzw. Kontinuität) verantwortlich ist (Axion der Potenzmenge).
Die Anzahl n! aller Permutationen von n verschiedenen Elementen ist ja
größer als die Anzahl m^n mit n>m.

Mit der Reihenentwicklung für exp(x) hat man also einen eindeutigen
Zusammenhang, keine Zahlenspielerei sondern eine Identität. Allerdings
lässt diese sich nur in beliebig guter Näherung als Wert einlösen.
Den exakten numerischen Wert müssen wir als nichtig weil nicht
vollständig angebbar akzeptieren.
Eindeutig einer Äquivalenzklasse zugehörig ist lediglich die Aufgabe,
egal ob ich sie als exp(x) formuliere oder angebe wie die Reihe zu
berechnen ist. Beide Aufgaben stellten die Fiktion einer reellen Zahl
dar. Dass die gelegentliche Nähe dieser Zahl zu einer rationalen Zahl
nicht in allen der vielen möglichen Zahlensystem auftritt, unterstreicht
den kategorialen Unterschied zwischen rationalen und reellen Zahlen.

Fazit: Zahlen wie Nicht-e, Nicht-pi oder Nicht-drei wären im Kontinuum
zwar denkbar aber zu nichts nütze.

Gruss,
E.B.
Post by Sebastian Starosielec
Grüße, Sebastian
Alex.Lupas
2007-06-06 11:24:41 UTC
Permalink
Hi, ist es Zufall, dass e^pi - pi
ziemlich genau = 20 ist (mit einer Abweichung
von 0,005 Prozent) ? Grüße, Christian
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[Bemerkungen]: es seien (X_n(t))_{n=0}^{infty} die Folge

X_{0}(t):=1 , X_{1}(t):=t+2 , und fuer n>= 2

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X_{n+1}(t)= (4n+2)*X_n(t) +(Pi^2)*X_{n-1}(t) , n in {1,2,....}.
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Wenn man definiert
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E_n:= X_n(Pi) / X_n(-Pi),
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dann die Folge

(E_n)_{n>=0} konvergiert "schnell" gegen e^{Pi} .


1) X_n(-Pi) =/= 0 ,

2) Die folgende Ungleichung, sind wahr

E_{2k} =< e^{Pi} =< E_{2k+1} fuer k >= 2 ,

3) X_n(t)= SUM_{0=< k=< n}C_k(n)*Pi^k , mit

C_k(n):= (2n-k)!/( k! (n-k)! )
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