Konstanta Apéry
Biner | 1.0011001110111010… |
Desimal | 1.2020569031595942854… |
Heksadesimal | 1.33BA004F00621383… |
Pecahan lanjutan | Perhatikan bahwa pecahan lanjutan ini tidak terbatas, tetapi tidak diketahui apakah pecahan lanjutan ini berkala atau bukan. |
Dalam matematika, di persimpangan teori bilangan dan fungsi khusus, Konstanta Apéry adalah jumlah dari kebalikan dari kubus positif. Artinya, ini didefinisikan sebagai angka
dimana ζ adalah fungsi Riemann zeta. Ini memiliki nilai perkiraan[1]
konstanta dinamai Roger Apéry. Ini muncul secara alami dalam sejumlah masalah fisik, termasuk dalam suku orde kedua dan ketiga rasio gyromagnetic elektron menggunakan elektrodinamika kuantum. Ini juga muncul dalam analisis pohon rentang minimum acak[2] dan dalam hubungannya dengan fungsi gamma ketika menyelesaikan integral tertentu yang melibatkan fungsi eksponensial dalam hasil bagi yang kadang-kadang muncul dalam fisika, misalnya ketika mengevaluasi kasus dua dimensi model Debye dan hukum Stefan–Boltzmann.
Bilangan irasional
ζ(3) dinamai Konstanta Apéry setelah ahli matematika Prancis Roger Apéry, yang membuktikan pada tahun 1978 bahwa itu adalah bilangan irasional.[3] Hasil ini dikenal sebagai Teorema Apéry. Bukti aslinya rumit dan sulit dipahami,[4] dan bukti yang lebih sederhana ditemukan kemudian.[5][6]
Bukti irasionalitas Beuker yang disederhanakan melibatkan pendekatan integral dari integral rangkap tiga yang diketahui ,
oleh polinomial Legendre. Secara khusus, artikel van der Poorten mencatat pendekatan ini dengan mencatat hal itu
dimana , adalah polinomial Legendre, dan urutan adalah bilangan bulat atau hampir bilangan bulat.
Masih belum diketahui apakah konstanta Apéry adalah transendental.
Wakilan deret
Klasik
Selain deret dasar:
Leonhard Euler memberikan wakilan deret:[7]
pada tahun 1772, yang kemudian ditemukan kembali beberapa kali.[8]
Wakilan deret klasik lainnya termasuk:
Kekonvergenan cepat
Sejak abad ke-19, sejumlah ahli matematika telah menemukan deret percepatan konvergensi untuk menghitung tempat desimal ζ(3). Sejak tahun 1990-an, pencarian ini telah difokuskan pada rangkaian yang efisien secara komputasi dengan tingkat konvergensi yang cepat (lihat bagian "Digit yang diketahui").
Wakilan deret berikut ditemukan oleh A.A. Markov pada tahun 1890,[9] ditemukan kembali oleh Hjortnaes pada tahun 1953,[10] dan ditemukan kembali sekali lagi dan diiklankan secara luas oleh Apéry pada tahun 1979:[3]
Wakilan deret berikut, ditemukan oleh Amdeberhan pada tahun 1996,[11] memberikan (secara asimtotik) 1,43 tempat desimal koreksi baru per suku:
Wakilan deret berikut, ditemukan oleh Amdeberhan dan Zeilberger pada tahun 1997,[12] memberikan (secara asimtotik) 3,01 tempat desimal koreksi baru per suku:
Wakilan deret berikut, ditemukan oleh Sebastian Wedeniwski pada tahun 1998,[13] memberikan (tanpa gejala) 5,04 tempat desimal koreksi baru per suku:
Ini digunakan oleh Wedeniwski untuk menghitung konstanta Apéry dengan beberapa juta tempat desimal yang benar.[14]
Wakilan deret berikut, ditemukan oleh Mohamud Mohammed pada tahun 2005,[15] memberikan (secara asimtotik) 3.92 tempat desimal koreksi baru per suku:
Digit demi digit
Pada tahun 1998, Broadhurst[16] memberikan wakilan deret yang memungkinkan digit biner sembarang untuk dihitung, dan dengan demikian, untuk tetapan yang akan diperoleh di waktu linier dekat, dan ruang logaritma.
Lainnya
Wakilan deret berikut ditemukan oleh Ramanujan:[17]
Wakilan deret berikut ditemukan oleh Simon Plouffe pada tahun 1998:[18]
Srivastava[19] mengumpulkan banyak deret yang menyatu dengan tetapan Apéry.
Wakilan integral
Ada banyak wakilan integral untuk tetapan Apéry. Beberapa di antaranya sederhana, yang lainnya lebih rumit.
Rumus sederhana
Sebagai contoh, berikut ini dari wakilan penjumlahan untuk konstanta Apéry:
- .
Dua berikutnya mengikuti langsung dari rumus integral terkenal untuk fungsi Riemann zeta:
dan
- .
Yang ini mengikuti dari pengembangan Taylor χ3(eix) tentang x = ±π2, dimana χν(z) adalah fungsi chi Legendre:
Perhatikan kesamaannya dengan
dimana G adalah tetapan Catalan.
Rumus yang lebih rumit
Contohnya, salah satu rumus ditemukan oleh Johan Jensen:[20]
- ,
lainnya oleh F. Beukers:[5]
- ,
Dengan mencampurkan kedua rumus ini, seseorang dapat memperoleh:
- ,
Oleh simetri,
- ,
Menjumlahkan keduanya,
- .
Satu lagi oleh Iaroslav Blagouchine:[21]
- .
Hubungan Evgrafovto dengan yang lain untuk turunan dari fungsi gamma
juga sangat berguna untuk penurunan berbagai representasi integral melalui rumus integral yang diketahui untuk gamma dan fungsi poligamma.[22]
Digit yang diketahui
Jumlah digit konstanta Apéry yang diketahui ζ(3) has meningkat secara dramatis selama beberapa dekade terakhir. Ini disebabkan oleh peningkatan kinerja komputer dan peningkatan algoritme.
Tanggal | Angka desimal | Perhitungan dilakukan oleh |
---|---|---|
1735 | 16 | Leonhard Euler |
tak diketahui | 16 | Adrien-Marie Legendre |
1887 | 32 | Thomas Joannes Stieltjes |
1996 | 520.000 | Greg J. Fee & Simon Plouffe |
1997 | 1.000.000 | Bruno Haible & Thomas Papanikolaou |
Mei 1997 | 10.536.006 | Patrick Demichel |
Februari 1998 | 14.000.074 | Sebastian Wedeniwski |
Maret 1998 | 32.000.213 | Sebastian Wedeniwski |
Juli 1998 | 64.000.091 | Sebastian Wedeniwski |
Desember 1998 | 128.000.026 | Sebastian Wedeniwski[1] |
September 2001 | 200.001.000 | Shigeru Kondo & Xavier Gourdon |
Februari 2002 | 600.001.000 | Shigeru Kondo & Xavier Gourdon |
Februari 2003 | 1.000.000.000 | Patrick Demichel & Xavier Gourdon[23] |
April 2006 | 10.000.000.000 | Shigeru Kondo & Steve Pagliarulo |
Januari 21, 2009 | 15.510.000.000 | Alexander J. Yee & Raymond Chan[24] |
Februari 15, 2009 | 31.026.000.000 | Alexander J. Yee & Raymond Chan[24] |
September 17, 2010 | 100.000.001.000 | Alexander J. Yee[25] |
September 23, 2013 | 200.000.001.000 | Robert J. Setti[25] |
Agustus 7, 2015 | 250.000.000.000 | Ron Watkins[25] |
Desember 21, 2015 | 400.000.000.000 | Dipanjan Nag[26] |
Agustus 13, 2017 | 500.000.000.000 | Ron Watkins[25] |
Mei 26, 2019 | 1.000.000.000.000 | Ian Cutress[27] |
Juli 26, 2020 | 1.200.000.000.100 | Seungmin Kim[28][29] |
Lihat pula
Catatan
- ^ a b Lihat Wedeniwski 2001.
- ^ Lihat Frieze 1985.
- ^ a b Lihat Apéry 1979.
- ^ Lihat van der Poorten 1979.
- ^ a b See Beukers 1979.
- ^ Lihat Zudilin 2002.
- ^ Lihat Euler 1773.
- ^ Lihat Srivastava 2000, p. 571 (1.11).
- ^ Lihat Markov 1890.
- ^ Lihat Hjortnaes 1953.
- ^ Lihat Amdeberhan 1996.
- ^ Lihat Amdeberhan & Zeilberger 1997.
- ^ Lihat Wedeniwski 1998 dan Wedeniwski 2001. Dalam pesannya kepada Simon Plouffe, Sebastian Wedeniwski menyatakan bahwa dia mendapatkan rumus ini dari Amdeberhan & Zeilberger 1997. Penemuannay tahun (1998) disebutkan dalam Simon Plouffe's Table of Records (8 April 2001).
- ^ Lihat Wedeniwski 1998 dan Wedeniwski 2001.
- ^ Lihat Mohammed 2005.
- ^ Lihat Broadhurst 1998.
- ^ Lihat Berndt 1989, bab 14, rumus 25.1 dan 25.3.
- ^ Lihat Plouffe 1998.
- ^ Lihat Srivastava 2000.
- ^ Lihat Jensen 1895.
- ^ Lihat Blagouchine 2014.
- ^ Lihat Evgrafov et al. 1969, latihan 30.10.1.
- ^ Lihat Gourdon & Sebah 2003.
- ^ a b Lihat Yee 2009.
- ^ a b c d Lihat Yee 2017.
- ^ Lihat Nag 2015.
- ^ "Records set by y-cruncher". Diakses tanggal June 8, 2019.
- ^ "Records set by y-cruncher". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-08-10. Diakses tanggal August 10, 2020.
- ^ "Apéry's constant world record by Seungmin Kim". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-08-03. Diakses tanggal July 28, 2020.
Referensi
- Amdeberhan, Tewodros (1996), "Faster and faster convergent series for ", El. J. Combinat., 3 (1).
- Amdeberhan, Tewodros; Zeilberger, Doron (1997), "Hypergeometric Series Acceleration Via the WZ method", El. J. Combinat., 4 (2), arXiv:math/9804121
, Bibcode:1998math......4121A.
- Apéry, Roger (1979), "Irrationalité de et ", Astérisque, 61: 11–13.
- Berndt, Bruce C. (1989), Ramanujan's notebooks, Part II, Springer.
- Beukers, F. (1979), "A Note on the Irrationality of and ", Bull. London Math. Soc., 11 (3): 268–272, doi:10.1112/blms/11.3.268.
- Blagouchine, Iaroslav V. (2014), "Rediscovery of Malmsten's integrals, their evaluation by contour integration methods and some related results", The Ramanujan Journal, 35 (1): 21–110, doi:10.1007/s11139-013-9528-5 .
- Broadhurst, D.J. (1998), Polylogarithmic ladders, hypergeometric series and the ten millionth digits of and , arXiv:math.CA/9803067
.
- Euler, Leonhard (1773), "Exercitationes analyticae" (PDF), Novi Commentarii Academiae Scientiarum Petropolitanae (dalam bahasa Latin), 17: 173–204, diakses tanggal 2008-05-18.
- Evgrafov, M. A.; Bezhanov, K. A.; Sidorov, Y. V.; Fedoriuk, M. V.; Shabunin, M. I. (1969), A Collection of Problems in the Theory of Analytic Functions [in Russian], Moscow: Nauka.
- Frieze, A. M. (1985), "On the value of a random minimum spanning tree problem", Discrete Applied Mathematics, 10 (1): 47–56, doi:10.1016/0166-218X(85)90058-7, MR 0770868.
- Gourdon, Xavier; Sebah, Pascal (2003), The Apéry's constant: .
- Hjortnaes, M. M. (August 1953), Overføring av rekken til et bestemt integral, in Proc. 12th Scandinavian Mathematical Congress, Lund, Sweden: Scandinavian Mathematical Society, hlm. 211–213.
- Jensen, Johan Ludwig William Valdemar (1895), "Note numéro 245. Deuxième réponse. Remarques relatives aux réponses du MM. Franel et Kluyver", L'Intermédiaire des Mathématiciens, II: 346–347.
- Markov, A.A. (1890), "Mémoire sur la transformation des séries peu convergentes en séries très convergentes", Mém. De l'Acad. Imp. Sci. De St. Pétersbourg, t. XXXVII, No. 9: 18pp.
- Mohammed, Mohamud (2005), "Infinite families of accelerated series for some classical constants by the Markov-WZ method", Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science, 7: 11–24.
- Mollin, Richard A. (2009), Advanced Number Theory with Applications, Discrete Mathematics and Its Applications, CRC Press, hlm. 220, ISBN 9781420083293.
- Plouffe, Simon (1998), Identities inspired from Ramanujan Notebooks II.
- Plouffe, Simon, Zeta(3) or Apéry constant to 2000 places.
- Ramaswami, V. (1934), "Notes on Riemann's -function", J. London Math. Soc., 9 (3): 165–169, doi:10.1112/jlms/s1-9.3.165.
- Rivoal, Tanguy (2000), "La fonction zêta de Riemann prend une infinité de valeurs irrationnelles aux entiers impairs", Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série I, 331 (4): 267–270, arXiv:math/0008051
, Bibcode:2000CRASM.331..267R, doi:10.1016/S0764-4442(00)01624-4 .
- Setti, Robert J. (2015), Apéry's Constant - Zeta(3) - 200 Billion Digits, diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-10-08 .
- Srivastava, H. M. (December 2000), "Some Families of Rapidly Convergent Series Representations for the Zeta Functions" (PDF), Taiwanese Journal of Mathematics, 4 (4): 569–599, doi:10.11650/twjm/1500407293, OCLC 36978119, diakses tanggal 2015-08-22.
- van der Poorten, Alfred (1979), "A proof that Euler missed ... Apéry's proof of the irrationality of " (PDF), The Mathematical Intelligencer, 1 (4): 195–203, doi:10.1007/BF03028234, diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2011-07-06 .
- Wedeniwski, Sebastian (2001), Simon Plouffe, ed., The Value of Zeta(3) to 1,000,000 places, Project Gutenberg (Message to Simon Plouffe, with all decimal places but a shorter text edited by Simon Plouffe).
- Wedeniwski, Sebastian (13 December 1998), The Value of Zeta(3) to 1,000,000 places (Message to Simon Plouffe, with original text but only some decimal places).
- Weisstein, Eric W. "Apéry's constant". MathWorld.
- Yee, Alexander J. (2009), Large Computations.
- Yee, Alexander J. (2017), Zeta(3) - Apéry's Constant
- Nag, Dipanjan (2015), Calculated Apéry's constant to 400,000,000,000 Digit, A world record
- Zudilin, Wadim (2001), "One of the numbers , , , is irrational", Russ. Math. Surv., 56 (4): 774–776, Bibcode:2001RuMaS..56..774Z, doi:10.1070/RM2001v056n04ABEH000427.
- Zudilin, Wadim (2002), An elementary proof of Apéry's theorem, arXiv:math/0202159
, Bibcode:2002math......2159Z.