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 : التفاضل و التكامل :

Nested Radical

المؤلف:  Beckmann, P.

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

الجزء والصفحة:  ...

3-9-2019

2378

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[<span style={1, +, RadicalBox[{1, +, RadicalBox[{1, +, ...}, 3]}, 3]}, 3]. " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation4.gif" style="height:44px; width:164px" />

(8)

Both of these are special cases of

 x=RadicalBox[<span style={a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n], " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation5.gif" style="height:26px; width:120px" />

(9)

which can be exponentiated to give

 x^n=a+RadicalBox[<span style={a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n], " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation6.gif" style="height:26px; width:148px" />

(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[<span style={7, +, 7, RadicalBox[{7, +, ...}, 3]}, 3]. " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation9.gif" style="height:26px; width:106px" />

(13)

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

 x=RadicalBox[<span style={{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n] " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation10.gif" style="height:44px; width:302px" />

(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[<span style={{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n]}, n] " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation12.gif" style="height:59px; width:193px" />

(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[<span style={{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]^_, " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation14.gif" style="height:101px; width:299px" />

(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[<span style={x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, n]}, n]}, n] " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation16.gif" style="height:44px; width:153px" />

(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[<span style={x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 3]}, 3]}, 3]. " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation17.gif" style="height:44px; width:142px" />

(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[<span style={x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 5]}, 4]}, 3]) " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/NestedRadical/NumberedEquation23.gif" style="height:59px; width:168px" />

(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.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي