WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
Иррациональные числа
ζ(3) — ρ — 2 — 3 — 5ln 2φ,Φ — ψα,δ — e и π

Постоя́нная Апери́  (англ. Apéry's constant, фр. Constante d'Apéry) — вещественное число, обозначаемое (иногда ), которое равно сумме обратных к кубам целых положительных чисел и, следовательно, является частным значением дзета-функции Римана:

.

Численное значение постоянной выражается бесконечной непериодической десятичной дробью[1][2]:

1,202 056 903 159 594 285 399 738 161 511 449 990 764 986 292 …

Названа в честь Роже Апери, доказавшего в 1978 году, что является иррациональным числом (теорема Апери[en][3][4]). Изначальное доказательство носило сложный технический характер, позднее найден простой вариант доказательства с использованием многочленов Лежандра. Неизвестно, является ли постоянная Апери трансцендентным числом.

Эта постоянная давно привлекала интерес математиков — ещё в 1735 году Леонард Эйлер[5][6] вычислил её с точностью до 16 значащих цифр (1,202056903159594).

Приложения в математике и физике

Двухпетлевая диаграмма Фейнмана, результат для которой содержит

В математике постоянная Апери встречается во многих приложениях. В частности, величина, обратная , даёт вероятность того, что любые три случайным образом выбранных положительных целых числа будут взаимно просты — в том смысле, что при вероятность того, что три положительных целых числа, меньших, чем (и выбранных случайным образом) будут взаимно простыми, стремится к .

Постоянная Апери естественным образом возникает в ряде проблем физики, включая поправки второго (и выше) порядков к аномальному магнитному моменту электрона в квантовой электродинамике. Например, результат для двухпетлевой диаграммы Фейнмана, изображённой на рисунке, даёт (здесь предполагается 4-мерное интегрирование по импульсам внутренних петель, содержащих только безмассовые виртуальные частицы, а также соответствующая нормировка, включая степень импульса внешней частицы ). Другой пример — двумерная модель Дебая.

Связь с другими функциями

Постоянная Апери связана с частным значением полигамма-функции второго порядка:

и появляется в разложении гамма-функции в ряд Тейлора:

,

где в виде факторизуются вклады, содержащие постоянную Эйлера — Маскерони .

Постоянная Апери также связана со значениями трилогарифма (частный случай полилогарифма ):

,
.

Представления в виде рядов

Некоторые другие ряды, члены которых обратны к кубам натуральных чисел, также выражаются через постоянную Апери:

,
.

Другие известные результаты — сумма ряда, содержащего гармонические числа :

,

а также двукратная сумма:

.

Для доказательства иррациональности Роже Апери[3] пользовался представлением:

,

где  — биномиальный коэффициент.

В 1773 году Леонард Эйлер[7] привёл представление в виде ряда[8] (которое впоследствии было несколько раз заново открыто в других работах):

,

в котором значения дзета-функции Римана чётных аргументов могут быть представлены как , где  — числа Бернулли.

Рамануджан дал несколько представлений в виде рядов, которые замечательны тем, что они обеспечивают несколько новых значащих цифр на каждой итерации. Они включают в себя[9]:

Саймон Плафф[en] получил ряды другого типа[10]

а также аналогичные представления для других постоянных .

Были также получены другие представления в виде рядов, включая:

Некоторые из этих представлений были использованы для вычисления постоянной Апери со многими миллионами значащих цифр.

В 1998 году получено представление в виде ряда[11], которое даёт возможность вычислить произвольный бит постоянной Апери.

Представления в виде интегралов

Существует также большое количество различных интегральных представлений для постоянной Апери, начиная от тривиальных формул типа

или

следующих из простейших интегральных определений дзета-функции Римана[12], до достаточно сложных, таких, как

(Иоган Йенсен[13]),
(Фритс Бёкерс[en][14]),
(Ярослав Благушин[15]).

Также связь постоянной Апери с производными гамма-функции (см. упр. 30.10.1[16]):

позволяет вывести большое количество интегральных представлений через известные интегральные формулы для гамма-функции.

Вычисление десятичных цифр

Число известных значащих цифр постоянной Апери значительно выросло за последние десятилетия благодаря как увеличению компьютерных мощностей, так и улучшению алгоритмов[17].

Число известных значащих цифр постоянной Апери
ДатаКоличество значащих цифрАвторы вычисления
173516Леонард Эйлер[5][6]
188732Томас Иоаннес Стилтьес
1996520 000Greg J. Fee & Simon Plouffe
19971 000 000Bruno Haible & Thomas Papanikolaou
1997, май10 536 006Patrick Demichel
1998, февраль14 000 074Sebastian Wedeniwski
1998, март32 000 213Sebastian Wedeniwski
1998, июль64 000 091Sebastian Wedeniwski
1998, декабрь128 000 026Sebastian Wedeniwski[18]
2001, сентябрь200 001 000Shigeru Kondo & Xavier Gourdon
2002, февраль600 001 000Shigeru Kondo & Xavier Gourdon
2003, февраль1 000 000 000Patrick Demichel & Xavier Gourdon
2006, апрель10 000 000 000Shigeru Kondo & Steve Pagliarulo[19]
2009, январь15 510 000 000Alexander J. Yee & Raymond Chan[20]
2009, март31 026 000 000Alexander J. Yee & Raymond Chan[20]
2010, сентябрь100 000 001 000Alexander J. Yee[21]
2013, сентябрь200 000 001 000Robert J. Setti[21]
2015, август250 000 000 000Ron Watkins[21]
2015, декабрь400 000 000 000Dipanjan Nag[21]
2017, август500 000 000 000Ron Watkins[21]

Другие значения дзета-функции в нечётных точках

Существует много исследований, посвящённых другим значениям дзета-функции Римана в нечётных точках при . В частности, в работах Вадима Зудилина[en] и Тангая Ривоаля показано, что иррациональными является бесконечное множество чисел [22], а также что по крайней мере одно из чисел , , , или является иррациональным[23].

Примечания

  1. Simon Plouffe, Zeta(3) or Apery constant to 2000 places, <http://www.worldwideschool.org/library/books/sci/math/MiscellaneousMathematicalConstants/chap97.html>. Проверено 8 февраля 2011.
  2. последовательность A002117 в OEIS
  3. 1 2 Roger Apéry (1979), "Irrationalité de ζ(2) et ζ(3)", Astérisque Т. 61: 11–13
  4. A. van der Poorten (1979), "A proof that Euler missed... Apéry’s proof of the irrationality of ζ(3). An informal report", The Mathematical Intelligencer Т. 1: 195–203, doi:10.1007/BF03028234, <http://www.maths.mq.edu.au/~alf/45.pdf>. Проверено 8 февраля 2011.
  5. 1 2 Leonhard Euler (1741), "Inventio summae cuiusque seriei ex dato termino generali (13 октября 1735)", Commentarii academiae scientiarum Petropolitanae Т. 8: 173–204, <http://math.dartmouth.edu/~euler/docs/originals/E047.pdf>. Проверено 9 февраля 2011.
  6. 1 2 Leonhard Euler (translation by Jordan Bell, 2008), "Finding the sum of any series from a given general term", arXiv:0806.4096, <http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0806/0806.4096v1.pdf>. Проверено 9 февраля 2011.
  7. Leonhard Euler (1773), "Exercitationes analyticae", Novi Commentarii academiae scientiarum Petropolitanae Т. 17: 173–204, <http://math.dartmouth.edu/~euler/docs/originals/E432.pdf>. Проверено 8 февраля 2011.
  8. H. M. Srivastava (2000), "Some Families of Rapidly Convergent Series Representations for the Zeta Functions", Taiwanese Journal of Mathematics Т. 4 (4): 569–598, ISSN 1027-5487, <http://www.math.nthu.edu.tw/~tjm/abstract/0012/tjm0012_3.pdf>. Проверено 8 февраля 2011.
  9. Bruce C. Berndt (1989), Ramanujan's notebooks, Part II, Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-96794-3, <https://www.springer.com/mathematics/numbers/book/978-0-387-96794-3>. Проверено 8 февраля 2011.
  10. Simon Plouffe (1998), Identities inspired from Ramanujan Notebooks II, <http://www.lacim.uqam.ca/~plouffe/identities.html>. Проверено 8 февраля 2011.
  11. D. J. Broadhurst (1998), Polylogarithmic ladders, hypergeometric series and the ten millionth digits of ζ(3) and ζ(5), arXiv (math.CA/9803067), <http://arxiv.org/abs/math.CA/9803067>. Проверено 8 февраля 2011.
  12. Г. М. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления (7-ое изд.), с. 769. Наука, Москва, 1969
  13. Johan Ludwig William Valdemar Jensen. Note numéro 245. Deuxième réponse. Remarques relatives aux réponses du MM. Franel et Kluyver. L’Intermédiaire des mathématiciens, tome II, pp. 346—347, 1895.
  14. F. Beukers A Note on the Irrationality of ζ(2) and ζ(3). Bull. London Math. Soc. 11, pp. 268—272, 1979.
  15. Iaroslav V. Blagouchine Rediscovery of Malmsten’s integrals, their evaluation by contour integration methods and some related results. The Ramanujan Journal, vol. 35, no. 1, pp. 21-110, 2014. PDF
  16. М. А. Евграфов и др. Сборник задач по теории аналитических функций. Наука, Москва, 1969
  17. X. Gourdon & P. Sebah, Constants and Records of Computation, numbers.computation.free.fr, <http://numbers.computation.free.fr/Constants/constants.html>. Проверено 8 февраля 2011.
  18. Sebastian Wedeniwski (2001), The Value of Zeta(3) to 1,000,000 places, Project Gutenberg
  19. Xavier Gourdon & Pascal Sebah (2003), The Apéry's constant: ζ(3), <http://numbers.computation.free.fr/Constants/Zeta3/zeta3.html>. Проверено 8 февраля 2011.
  20. 1 2 Alexander J. Yee & Raymond Chan (2009), Large Computations, <http://www.numberworld.org/nagisa_runs/computations.html>. Проверено 8 февраля 2011.
  21. 1 2 3 4 5 Alexander J. Yee (2015), Zeta(3) — Apery's Constant, <http://www.numberworld.org/digits/Zeta%283%29/>. Проверено 24 ноября 2018.
  22. T. Rivoal (2000), "La fonction zeta de Riemann prend une infnité de valuers irrationnelles aux entiers impairs", Comptes Rendus Acad. Sci. Paris Sér. I Math. Т. 331: 267–270
  23. В. В. Зудилин. Одно из чисел ζ(5), ζ(7), ζ(9), ζ(11) иррационально // УМН. — 2001. Т. 56, вып. 4(340). С. 149–150.

Ссылки

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии