المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الدراسات الاستكشافية - دراسات التربة والجيولوجيا
2023-06-14
ludic (adj.)
2023-10-07
Overdrive
10-5-2021
Molecular Solids
17-4-2019
Vowels LOT
2024-03-04
Past Simple
29-3-2021

Pi Continued Fraction  
  
1426   04:09 مساءً   date: 9-3-2020
Author : Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M
Book or Source : Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover,
Page and Part : ...


Read More
Date: 12-2-2020 609
Date: 20-8-2020 570
Date: 12-1-2020 837

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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.