1

x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية الاعداد :

Pi Continued Fraction

المؤلف:  Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M

المصدر:  Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover,

الجزء والصفحة:  ...

9-3-2020

1491

Pi Continued Fraction

pi continued fraction binary plot

The simple continued fraction for pi is given by [3; 7, 15, 1, 292, 1, 1, 1, 2, 1, 3, 1, 14, 2, 1, 1, 2, 2, 2, 2, ...] (OEIS A001203). A plot of the first 256 terms of the continued fraction represented as a sequence of binary bits is shown above.

The first few convergents are 3, 22/7, 333/106, 355/113, 103993/33102, 104348/33215, ... (OEIS A002485 and A002486), which are good to 0, 2, 4, 6, 9, 9, 9, 10, 11, 11, 12, 13, ... (OEIS A114526) decimal digits, respectively.

The very large term 292 means that the convergent

 [3;7,15,1]=[3,7,16]=(355)/(113)=3.14159292...

(1)

is an extremely good approximation good to six decimal places that was first discovered by astronomer Tsu Ch'ung-Chih in the fifth century A.D. (Gardner 1966, pp. 91-102). A nice expression for the third convergent of pi is given by

 pi approx 2[1;1,1,3,32]=(355)/(113) approx 3.14159292...

(2)

(Stoschek).

The Engel expansion of pi is 1, 1, 1, 8, 8, 17, 19, 300, 1991, 2492, ... (OEIS A006784).

The following table summarizes some record computations of the continued fraction of pi.

terms date reference
17001303 1977 W. Gosper (Gosper 1977, Ball and Coxeter 1987)
20000000 Jun. 1999 H. Havermann (Plouffe)
180×10^6 Mar. 2002 H. Havermann (Bickford)
458×10^6 Oct. 2010 N. Bickford (Bickford 2010, Wolfram Blog Team 2011)
1940535772 Dec. 2010 E. W. Weisstein
2910789567 Sep. 16, 2011 E. W. Weisstein
4851308496 Sep. 17, 2011 E. W. Weisstein
5821569425 Sep. 18, 2011 E. W. Weisstein
10672905501 Jul. 18, 2013 E. W. Weisstein
15000000000 Jul. 27, 2013 E. W. Weisstein

The positions of the first occurrence of n=1, 2, ... in the continued fraction are 3, 8, 0, 29, 39, 31, 1, 43, 129, 99, ... (OEIS A225802). The smallest integers which does not occur in the first 1.5×10^(10) terms are 49004, 50471, 53486, 56315, ... (E. Weisstein, Jul. 27, 2013). The sequence of increasing terms in the continued fraction is 3, 7, 15, 292, 436, 20776, 78629, 179136, 528210, 12996958, 878783625, 5408240597, 5916686112, 9448623833, ... (OEIS A033089), occurring at positions 1, 2, 3, 5, 308, 432, 28422, 156382, 267314, 453294, 11504931 ... (OEIS A033090)

PiKhinchinLevy

Let the continued fraction of pi be denoted [a_0;a_1,a_2,...] and let the denominators of the convergents be denoted q_1q_2, ..., q_n. Then plots above show successive values of a_1^(1/1)(a_1a_2)^(1/2)(a_1a_2...a_n)^(1/n), which appear to converge to Khinchin's constant (left figure) and q_n^(1/n), which appear converge to the Lévy constant (right figure), although neither of these limits has been rigorously established.

The following table gives the first few occurrences of d-digit terms in the continued fraction of pi, counting 3 as the 0th (e.g., Choong et al. 1971, Beeler et al. 1972).

d OEIS terms/positions
1 A048292 3, 7, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 1, 2, ...
  A048293 0, 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, ...
2 A048294 15, 14, 84, 15, 13, 99, 12, 16, 45, 22, ...
  A048955 2, 12, 21, 25, 27, 33, 54, 77, 80, 82, ...
3 A048956 292, 161, 120, 127, 436, 106, 141, ...
  A048957 4, 79, 196, 222, 307, 601, 669, 725, ...
4 A048958 1722, 2159, 8277, 1431, 1282, 2050, ...
  A048959 3273, 3777, 3811, 4019, 4700, 6209, ...
5 A048960 20776, 19055, 19308, 78629, 17538, ...
  A048961 431, 15543, 23398, 28421, 51839, ...
6   179136, 528210, 104293, 196030, ...
    156381, 267313, 294467, 513205, ...
7   8093211, 1811791, 3578547, 4506503, ...
    1118727, 2782369, 2899883, 3014261, ...
8   12996958 ,19626118, 12051Q034, 13435395, ...
    453293, 27741604, 46924606, 50964645, ...
9   878783625, 317579569, ...
    11504930, 74130513, ...

The simple continued fraction for pi does not show any obvious patterns, but clear patterns do emerge in the beautiful non-simple continued fractions

 4/pi=1+(1^2)/(2+(3^2)/(2+(5^2)/(2+(7^2)/(2+...))))

(3)

(Brouncker), giving convergents 1, 3/2, 15/13, 105/76, 315/263, ... (OEIS A025547 and A007509) and

 pi/2=1-1/(3-(2·3)/(1-(1·2)/(3-(4·5)/(1-(3·4)/(3-(6·7)/(1-(5·6)/(3-...)))))))

(4)

(Stern 1833), giving convergents 1, 2/3, 4/3, 16/15, 64/45, 128/105, ... (OEIS A001901 and A046126).


REFERENCES:

Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M. Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover, p. 55 and 274, 1987.

Beeler, M. et al. Item 140 in Beeler, M.; Gosper, R. W.; and Schroeppel, R. HAKMEM. Cambridge, MA: MIT Artificial Intelligence Laboratory, Memo AIM-239, p. 69, Feb. 1972. http://www.inwap.com/pdp10/hbaker/hakmem/pi.html#item140.

Bickford, N. "Pi." http://nbickford.wordpress.com/2010/10/22/pi/. Oct. 22, 2010.

Choong, Daykin, and Rathbone. Math. Comput. 25, 387, 1971.

Gardner, M. "The Transcendental Number Pi." Ch. 8 in Martin Gardner's New Mathematical Diversions from Scientific American. New York: Simon and Schuster, pp. 91-102, 1966.

Gosper, R. W. Table of Simple Continued Fraction for pi and the Derived Decimal Approximation. Stanford, CA: Artificial Intelligence Laboratory, Stanford University, Oct. 1975. Reviewed in Math. Comput. 31, 1044, 1977.

Havermann, H. "Simple Continued Fraction Expansion of Pi." http://odo.ca/~haha/cfpi.html.

Lochs, G. "Die ersten 968 Kettenbruchnenner von pi." Monatsh. für Math. 67, 311-316, 1963.

Sloane, N. J. A. Sequences 0012032646,A002485/M3097, A002486/M4456, A114526, and A225802 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Stoschek, E. "Modul 33: Algames with Numbers." http://marvin.sn.schule.de/~inftreff/modul33/task33.htm.

Wolfram Blog Team. "From Pi to Puzzles." http://blog.wolfram.com/2011/09/15/from-pi-to-puzzles/. Sep. 15, 2011.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي