Kiegészítő részelőadás 2. Algebrai és transzcendens számok, nevezetes konstansok

Hasonló dokumentumok
Kiegészítő részelőadás 2. Algebrai és transzcendens számok, nevezetes konstansok

Algebra es sz amelm elet 3 el oad as Nevezetes sz amelm eleti probl em ak Waldhauser Tam as 2014 oszi f el ev

Tartalom. Algebrai és transzcendens számok

3. előadás Prímtulajdonság, lnko, Euklideszi algoritmus, lánctörtek

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Diszkrét matematika I. középszint Alapfogalmakhoz tartozó feladatok kidolgozása

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Számelmélet I.

2018, Diszkrét matematika

Következik, hogy B-nek minden prímosztója 4k + 1 alakú, de akkor B maga is 4k + 1 alakú, s ez ellentmondás.

Függvények hatványsorba fejtése, Maclaurin-sor, konvergenciatartomány

Diszkrét matematika I.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

I. A PRIMITÍV FÜGGVÉNY ÉS A HATÁROZATLAN INTEGRÁL

Hatványozás. A hatványozás azonosságai

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

= Itt a jobb oldalon föllelhető az először az Egyiptomi Középbirodalomban használt

Komplex számok. Wettl Ferenc előadása alapján Wettl Ferenc előadása alapján Komplex számok / 18

Bizonyítási módszerek - megoldások. 1. Igazoljuk, hogy menden természetes szám esetén ha. Megoldás: 9 n n = 9k = 3 3k 3 n.

A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA) Javítási-értékelési útmutató

Számelméleti alapfogalmak

Negatív alapú számrendszerek

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

b, b > 0 racionális szám, hogy a

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 14.

Diszkrét matematika 1. estis képzés. Komputeralgebra Tanszék ősz

SZTE TTIK Bolyai Intézet

A CSOPORT 4 PONTOS: 1. A

1. előadás Prímtulajdonság, lnko, Euklideszi algoritmus, lánctörtek

Speciális függvénysorok: Taylor-sorok

Magyary Zoltán Posztdoktori beszámoló előadás

3. előadás Prímtulajdonság, lnko, Euklideszi algoritmus, lánctörtek

Diszkrét matematika I.

1. Komplex szám rendje

HHF0CX. k darab halmaz sorbarendezésének a lehetősége k! Így adódik az alábbi képlet:

2016, Diszkrét matematika

25. tétel: Bizonyítási módszerek és bemutatásuk tételek bizonyításában, tétel és megfordítása, szükséges és elégséges feltétel

Bevezetés az algebrába az egész számok

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Tanmenet a Matematika 10. tankönyvhöz

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Logaritmus

1. Fourier-sorok. a 0 = 1. Ennek a fejezetnek a célja a 2π szerint periodikus. 1. Ha k l pozitív egészek, akkor. (a) cos kx cos lxdx = 1 2 +

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

DiMat II Végtelen halmazok

1. Polinomok számelmélete

dr. Szalkai István Pannon Egyetem, Veszprém, Matematika Tanszék november 3.

Dr. Klukovits Lajos SZTE Bolyai Intézet. Bolyai Nyári Akadémia július

1. Polinomfüggvények. Állítás Ha f, g C[x] és b C, akkor ( f + g) (b) = f (b) + g (b) és ( f g) (b) = f (b)g (b).

Egész pontokról racionálisan

Gyakorló feladatok I.

1.1. Definíció. Azt mondjuk, hogy a oszója b-nek, vagy más szóval, b osztható a-val, ha létezik olyan x Z, hogy b = ax. Ennek jelölése a b.

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

Bevezetés az algebrába 1

Matematika. Specializáció évfolyam

2018, Diszkre t matematika. 10. elo ada s

Számelméleti alapfogalmak

Algebrai és transzcendens számok

Matematika 8. osztály

Számelmélet (2017. február 8.) Bogya Norbert, Kátai-Urbán Kamilla

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

A végtelen a matematikában Dr. Németh József egyetemi docens SZTE TTIK Bolyai Intézet.

ALGEBRAI KIFEJEZÉSEK, EGYENLETEK

1. Egyensúlyi pont, stabilitás

Örök visszatérés Periodikus sorozatok Sorozatok 2. feladatcsomag

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

: s s t 2 s t. m m m. e f e f. a a ab a b c. a c b ac. 5. Végezzük el a kijelölt m veleteket a változók lehetséges értékei mellett!

OSZTHATÓSÁG. Osztók és többszörösök : a 3 többszörösei : a 4 többszörösei Ahol mindkét jel megtalálható a 12 többszöröseit találjuk.

Nevezetes számok a matematikában

A híres Riemann-sejtés

NEVEZETES SZÁMELMÉLETI FÜGGVÉNYEKRŐL

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Irodalom. (a) A T, B T, (b) A + B, C + D, D C, (c) 3A, (d) AD, DA, B T A, 1 2 B = 1 C = A = 1 0 D = (a) 1 1 3, B T = = ( ) ; A T = 1 0

Racionális számok: Azok a számok, amelyek felírhatók két egész szám hányadosaként ( p q

Osztályozó- és javítóvizsga témakörei MATEMATIKA tantárgyból 2016 / tanév

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2008/2009-es tanév első (iskolai) forduló haladók II. kategória

Liouville tétele és az elemi függvények. Laczkovich Miklós szeptember 18.

A PiFast program használata. Nagy Lajos

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Mechanizmusok vegyes dinamikájának elemzése

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

TÖRTénet EGÉSZ pontokról

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

9. tétel: Elsı- és másodfokú egyenlıtlenségek, pozitív számok nevezetes közepei, és ezek felhasználása szélsıérték-feladatok megoldásában

Drótos G.: Fejezetek az elméleti mechanikából 4. rész 1

Dr. Tóth László, Kombinatorika (PTE TTK, 2007)

4. Sorozatok. 2. Igazoljuk minél rövidebben, hogy a következő egyenlőség helyes: 100 =

Fourier sorok február 19.

A folyammenti kultúrák. (a, b, c) N 3 Pithagoraszi számhármas, ha. Pithagoraszi számhármasok, a Fermat problémakör. a 2 + b 2 = c 2.

Tizenegyedik gyakorlat: Parciális dierenciálegyenletek Dierenciálegyenletek, Földtudomány és Környezettan BSc

Diszkrét matematika 2.

Kezdődhet-e egy kettőhatvány 2016-tal? Érdekességek az első számjegyek kapcsán

RSA algoritmus. P(M) = M e mod n. S(C) = C d mod n. A helyesség igazoláshoz szükséges számelméleti háttér. a φ(n) = 1 mod n, a (a 1,a 2,...

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Osztályozó- és javítóvizsga témakörei MATEMATIKA tantárgyból

MATEMATIKA tanterv emelt szint évfolyam

A SZÁMFOGALOM KIALAKÍTÁSA

(1 pont) A súlypont képlete miatt

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Átírás:

Kiegészítő részelőadás 2. Algebrai és transzcendens számo, nevezetes onstanso Dr. Kallós Gábor 204 205

A valós számo ategorizálása Eml. (óori felismerés): nem minden szám írható fel törtszámént (racionálisént) Eze az irracionális számo Egyszerű példá: 2, 3, 5, 6, 7 stb. De: irracionális szám a G (vagy: φ), az e és a π is A racionális és az irracionális számo együtt hézagmentesen lefedi a teljes számegyenest Állítás: Egy szám racionális törtfelírása periodius, vagy egy idő múlva periodius Ez bármely (egész alapú) számrendszerben igaz Feladat: mi az eredeti szám, ha a tört ala 0,3777 0,57878 Minden periodiusságot nélülöző szám irracionális Vigyázzun, a felírás lehet néha becsapós, pl. 0,222222 *0-es számrendszerben egy leegyszerűsített törtszám tizedes alaja véges, ha a nevezőjében csa a 2 és 5 (hatványai) szerepelne tiszta szaaszos (periodius), ha a nevezőjében csa 2-től és 5-től ülönböző príme (hatványai) szerepelne vegyes szaaszos (egy idő múlva periodius), ha a nevezőjében vegyesen szerepelne 2 és 5, ill. 2-től és 5-től ülönböző príme (hatványai) 2

A valós számo ategorizálása Vanna olyan szép irracionális számo, amelye egyszerű egész együtthatós egyenlete megoldásai, pl. 2 : x 2 = 2, : x 3 = 2, 3 2 (G vagy φ) : x 2 = x + Egy számot algebraina nevezün, ha található olyan egész (vagy: racionális) együtthatós véges(egész)foú polinom (egyenlet), amelyne ő gyöe (megoldása) Megj.: csupa 0 együttható nem megengedett Nyilvánvaló, hogy a racionális számo is algebraia (p/q-ra: = q/p x vagy 0 = p/q x) Természetes érdés: minden irracionális szám ilyen vajon? Vá.: nem! Liouville, 844: létezne nem algebrai számo (transzcendens számo elnevezés: Euler; amelye nem elégítene i semmiféle algebrai egyenletet sem)! 2! 3! 4! Konrétan a 0 + 0 + 0 + 0 +... onstans transzcendens 880-as éve eleje: már ismert, hogy az e és a π is transzcendens Cantor: szinte minden szám transzcendens (!) Az algebrai számo megszámlálhatóan soan vanna (ugyanúgy, mint a racionális számo), a transzcendens számo számossága ellenben nem megszámlálhatóan végtelen Azaz: a számegyenesre véletlenül ráböve szinte biztosan transzcendens számot apun 3

A valós számo ategorizálása Lánctört ala Az irracionális (tehát: algebrai és transzcendens) számo jegyeiben hagyományos (tizedes)tört felírás általában nem látszi semmiféle szabályosság A lánctört ala azonban már mélyebb bepillantást enged a számo 6 = 2,449489742783... = 2 + természetébe, és itt egyes irracionális 2 + számo megszelídülne 4 + Ilyenor a lánctört ala mindig végtelen 2 + 4 +... Állítás (már tudju): Egy szám megoldása egy másodfoú algebrai egyenletne lánctört alaja periodius, vagy egy idő múlva periodius Ezeet a számoat vadratius irracionalitásna is nevezi ( 2, 3, 5 stb.) Továbbá tudju, hogy az e számnál és a vele apcsolatban levő számonál is látszi bizonyos szabályosság Általában azonban egy szám, amely nem vadratius irracionalitás, nem mutat a lánctört alajában szabályosságot Példá: 2. slidesor *Feladat: Próbáljun eresni olyan egyéb irracionális számot, amely nem tartozi a fenti ategóriába, és mégis mutat valamilyen szabályosságot a lánctört alajában! 4

Algebrai számo Tétel: Algebrai számo összege, ülönbsége, szorzata és hányadosa (nem nulla nevezővel) is algebrai szám Pl. : 2 + 3 megoldása az x 4 0x 2 + = 0 egyenletne 3 5 30 0 5 6 30 0 5 6 5 2 7 x 5 2 7 Pl. 2: felírható 5 2 7 -ént, és így gyöe az polinomna Bármilyen gyöös ifejezést írun fel, az mindig algebrai Pl.: 5 2 5 3+ 2 gyöe az ( x 3) 2 polinomna De: nem minden algebrai szám írható fel gyöös ifejezésént! (eml.: ötödfoú egyenlete) Pl.: az x 5 4x 2 polinom gyöei nem állítható elő gyöös ifejezésént 5

Transzcendens számo Probléma: a transzcendens számoat nehéz elépzelni Az általun használt számo néhány ivételtől elteintve nem ilyene Ha véletlenszerűen írun számjegyeet egy tizedestörtbe, szinte biztosan transzcendens számot apun Persze a végtelenségig ell folytatnun a felírást De: anna pontos bizonyítása, hogy egy megadott onrét onstans valóban transzcendens (pl. e + π, e π, π π ) nehéz (vagy: nagyon nehéz) feladat (!) Hilbert (900, Párizs): 23 egyszerűen megfogalmazható probléma, amelye az aori matematia számára megoldhatatlano volta (és nagyon nehezen megoldhatóna tűnte) 2 A 7. probléma: igazolju, hogy 2 transzcendens! Megoldás (930-as éve, Gelfond és Schneider, tétel): Ha a 0, algebrai szám, és b nem racionális algebrai szám, aor a b transzcendens Ezzel rengeteg transzcendens szám onstruálható *A tétellel igazolható, hogy e π transzcendens. Valóban, az Euler-féle azonosságból e i π = (az i épzetes egység algebrai). ( ) ( ) i π ( ) i i i π Átalaítással e =, azaz e =. 6

Transzcendens számo *Az első ismert transzcendens szám ilyen tulajdonságána (vázlatos) igazolása Tétel (Liouville, 844): Az α = = 0,0000000000000000000000... onstans transzcendens! = 0 Megj.: Az összeg nyilvánvalóan véges A bizonyításban ihasználju (igazolás nélül): Tétel 2. (Liouville): Ha α gyöe egy egész együtthatós n-edfoú polinomna, aor csa véges so olyan p/q tört létezi, amelyre p α < n+ q q Azaz: az algebrai számo racionális törteel nem özelíthető nagyon jól, tehát ha egy szám törteel nagyon-nagyon jól özelíthető, aor transzcendens Bizonyítás: Teintsü α özelítő részösszegeit. A -adi részösszeg legyen p /q, ahol lno(p, q ) =. 0A + Közös nevezőre hozva =, azaz q = 0!, és p utolsó jegye. n!! 0 0 n= A γ ülönbség becsülhető a övetezőéppen: 0 p < γ = α = <. m! ( + )! q 0 0 m= + Itt felhasználtu, hogy γ -ban az első nullától ülönböző jegy a (+)!-adi helyen szerepel, és a további jegye özött so nulla is van; ezért γ biztosan isebb azon számnál, ahol az eggyel isebb pozícióban szerepel, és utána csupa 0 van. Mivel ( + )! =! + (! ) >!, ezért γ < /0! = /(q ) -nál. Legyen most n rögzített, és teintsü az összes > n + számot. p Ezere α = γ <. q ( q ) ( q ) n+ Eze a törte egyszerűsíthetetlen alaban vanna megadva, ezért mind ülönbözőe. Eszerint α bármely n-re végtelen soszor jól özelíthető, tehát egyetlen n-re sem lehet gyöe egy egész együtthatós n-edfoú polinomna. Így α transzcendens. 7

Nevezetes onstanso A G (vagy: φ) szám (már tudju) Bevezetés (már az óorban is ismert): az aranymetszés aránya Kapcsolat a Fibonacci-sorozattal és az eulideszi algoritmussal Algebrai szám, lánctört alaja egyszerű π (már tudju) Bevezetés (már az óorban is ismert) Nevezetes óori probléma a ör négyszögesítése Jegye meghatározása legalább 4-5000 éves problémaör Irracionalitás és transzcendens tulajdonság igazolása (Lambert és Lindemann) e szám (már tudju) n Bevezetés (Bernoulli): bani probléma (690.), lim + = e ζ(2) Vizsgálat (Euler, 740-es és 50-es éve): fontosabb tulajdonságo, irracionalitás, e x függvény Transzcendens tulajdonság igazolása (Hermite, 873) 2 π = 6 Bevezetés: Riemann zeta-függvény, négyzetszámo reciproösszege Reciproa: anna esélye, hogy ét véletlenül választott nagy szám relatív prím Transzcendens További nevezetes onstanso Euler-γ és Catalan-állandó (még nem ismert, hogy irracionálisa-e), ζ(3) irracionális, sin() transzcendens, Champernowne-onstans transzcendens n n 8

Nevezetes onstanso A Brun-onstans Sejtés: Végtelen so ierprím van Tétel (Brun): Az ierpríme reciproösszege véges Definíció (Brun-onstans): B = + + + + + + + +... = 3 5 5 7 3 7 9 Nem tudju, hogy a Brun-onstans irracionális vagy racionális-e Maple program a Brun-onstans meghatározására, futtatási eredménye 0-ig:,350600094 00-ig:,58032464 000-ig:,66893557 0000-ig:,672799585,9026058... 9

Ajánlott irodalom Fried Ervin: Létezne-e transzcendens számo?, KÖMAL, 200/4. Edward Kofler: Fejezete a matematia történetéből, Gondolat, Budapest, 965 Németh Regina: Nevezetes számo a matematiában (szadolgozat), ELTE, 203 Pelián József: Matematiai onstanso (előadás, pdf változat Törö L., Hrasó A.), 2006 0