ค่าคงที่ของเจลฟอนด์
ในทางคณิตศาสตร์เลขชี้กำลังของ pi e π [ 1 ]หรือเรียกอีกอย่างว่าค่าคงที่ของ Gelfond [ 2 ]คือจำนวนจริงeยกกำลังπ (นั่น คือค่าของฟังก์ชันเลขชี้กำลังที่π )
การขยายทศนิยมของมันมีดังนี้
เช่นเดียวกับeและπค่าคงที่นี้เป็นทั้งจำนวนอตรรกยะและจำนวนอดิศัยซึ่งเป็นผลมาจากทฤษฎีบท Gelfond–Schneiderที่ระบุว่าa bเป็นจำนวนอดิศัยก็ต่อเมื่อaเป็นจำนวนพีชคณิตและไม่เท่ากับศูนย์หรือหนึ่งและbเป็นจำนวนพีชคณิตแต่ไม่ใช่จำนวนตรรกยะเรามี โดยที่iคือหน่วยจินตนาการเนื่องจาก− iเป็นพีชคณิตแต่ไม่ใช่จำนวนตรรกยะ ดังนั้นe πจึงเป็นจำนวนอดิศัย จำนวนπและe πเป็นที่ทราบกันว่าเป็นอิสระทางพีชคณิตเหนือจำนวนตรรกยะ ดังที่ ยูริ เนสเตเรนโกได้แสดงให้เห็น[ 3 ]ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าe πเป็นจำนวน Liouville หรือ ไม่[ 4 ]ค่าคงที่นี้ถูกกล่าวถึงในปัญหาที่เจ็ดของฮิลเบิร์ตควบคู่ไปกับค่าคงที่ Gelfond–Schneider 2 √ 2และชื่อ "ค่าคงที่ของ Gelfond" มาจากนักคณิตศาสตร์ชาวโซเวียตอเล็กซานเดอร์ เกลฟอนด์[ 5 ]
เหตุการณ์
ค่าคงที่e πปรากฏขึ้นโดยสัมพันธ์กับปริมาตรของไฮเปอร์สเฟียร์

ปริมาตรของทรงกลม n มิติที่มีรัศมีRหาได้จากสูตร โดยที่Γคือฟังก์ชันแกมมาการพิจารณาเฉพาะทรงกลมหน่วย ( R = 1 ) จะได้
ทรงกลม 2nมิติคู่ใดๆในตอนนี้จะให้ผลลัพธ์ดังนี้ การรวมปริมาตรทรงกลมหน่วยมิติคู่ทั้งหมดและการใช้การขยายอนุกรมของฟังก์ชันเลขชี้กำลังจะให้ผลลัพธ์ ดังนี้ [ 6 ]
นอกจากนี้ หากกำหนดให้k = 1 / √ 2 และ สำหรับn > 0แล้วลำดับจะเป็นดังนี้ ลู่เข้าสู่e π อย่าง รวดเร็ว [ 7 ]
ค่าคงที่ที่คล้ายคลึงกันหรือเกี่ยวข้อง
ความคงที่ของรามานุจัน
จำนวนe π √ 163เรียกว่าค่าคงที่ของรามานุจันการขยายทศนิยมของค่านี้มีดังนี้
ซึ่งปรากฏว่าใกล้เคียงกับจำนวนเต็ม640320 3 + 744 มาก นี่คือการประยุกต์ใช้จำนวน Heegnerโดยที่ 163 คือจำนวน Heegner ที่กล่าวถึง จำนวนนี้ถูกค้นพบในปี 1859 โดยนักคณิตศาสตร์Charles Hermite [ 8 ] ในบทความApril Fool ปี 1975 ในนิตยสารScientific American [ 9 ]คอลัมนิสต์ "Mathematical Games" Martin Gardnerได้กล่าวอ้างหลอกลวงว่าจำนวนนี้เป็นจำนวนเต็ม และอัจฉริยะทางคณิตศาสตร์ชาวอินเดียSrinivasa Ramanujanได้ทำนายไว้—จึงเป็นที่มาของชื่อนี้ ค่าคงที่ของ Ramanujan ก็เป็นจำนวนอดิศัยเช่นกัน
ความใกล้เคียงโดยบังเอิญ ซึ่งห่างกันเพียงหนึ่งในล้านล้านส่วนของจำนวน640320 3 + 744นั้น อธิบายได้ด้วยการคูณเชิงซ้อนและการขยายqของค่าคงที่ jโดยเฉพาะ: และ โดยที่พจน์ความคลาดเคลื่อน ซึ่งอธิบายว่าทำไมe π √ 163จึงเป็น0.000 000 000 000 75ต่ำกว่า640320 3 + 744 .
สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการพิสูจน์นี้ โปรดอ่านบทความเกี่ยวกับจำนวนฮีกเนอร์ (Heegner numbers )
จำนวนe π − π
จำนวนe π − πก็ใกล้เคียงกับจำนวนเต็มมากเช่นกัน โดยการขยายทศนิยมของมันมีดังนี้
คำอธิบายสำหรับความบังเอิญที่ดูเหมือนน่าทึ่งนี้ ได้รับการให้ไว้โดย A. Doman ในเดือนกันยายน 2023 และเป็นผลมาจากผลรวมที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชัน Jacobi thetaดังต่อไปนี้: พจน์แรกมีอิทธิพลเหนือกว่า เนื่องจากผลรวมของพจน์ต่างๆทั้งหมดดังนั้น ผลรวมจึงสามารถตัดทอนได้เป็นโดยการแก้ปัญหาสำหรับให้เขียนการประมาณใหม่สำหรับและใช้การประมาณค่าสำหรับให้ ดังนั้น การจัดเรียงพจน์ใหม่จะได้ที่น่าขันก็คือ การประมาณค่าอย่างหยาบๆ สำหรับส่งผลให้มีความแม่นยำเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งลำดับขนาด[ 10 ]
จำนวนπ e
การกระจายทศนิยมของπ eคือ
ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าจำนวนนี้เป็นจำนวนอดิศัยหรือไม่ โปรดทราบว่า ตามทฤษฎีบทของ Gelfond–Schneiderเราสามารถสรุปได้อย่างแน่ชัดว่าa และbเป็นจำนวนอดิศัยหรือไม่ ก็ต่อเมื่อaและbเป็นจำนวนพีชคณิต ( โดยที่ aและbถือเป็นจำนวนเชิงซ้อน )
ในกรณีของe πเราสามารถพิสูจน์ได้ว่าจำนวนนี้เป็นจำนวนอดิศัยเนื่องจากคุณสมบัติของรูปแบบเลขชี้กำลังเชิงซ้อนและความสมมูลข้างต้นที่กำหนดเพื่อแปลงเป็น(−1) − iซึ่งทำให้สามารถใช้ทฤษฎีบท Gelfond–Schneider ได้
π eไม่มีความเท่าเทียมกันเช่นนั้น และด้วยเหตุนี้ เนื่องจากทั้ง πและ eเป็นจำนวนอดิศัย เราจึงไม่สามารถใช้ทฤษฎีบท Gelfond–Schneider เพื่อสรุปเกี่ยวกับความเป็นจำนวนอดิศัยของ π e ได้ อย่างไรก็ตาม ข้อสันนิษฐานของ Schanuelที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ในปัจจุบันจะบ่งชี้ถึงความเป็นจำนวนอดิศัยของมัน [ 11 ]
หมายเลขi i
โดยใช้ค่าหลักของลอการิทึม เชิงซ้อน การกระจายทศนิยมของ คือ
ความเหนือธรรมชาติของมันเป็นผลโดยตรงจากความเหนือธรรมชาติของe πและเป็นผลโดยตรงจากทฤษฎีบทของ Gelfond–Schneider
ดูเพิ่มเติม
- เลขอดิศัย
- ทฤษฎีจำนวนอดิศัยคือ การศึกษาคำถามที่เกี่ยวข้องกับจำนวนอดิศัย
- เอกลักษณ์ของออยเลอร์
- ค่าคงที่ Gelfond–Schneider
อ่านเพิ่มเติม
- Alan BakerและGisbert Wüstholz , รูปแบบลอการิทึมและเรขาคณิตไดโอแฟนไทน์ , เอกสารทางคณิตศาสตร์ใหม่เล่ม 9 , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, 2007, ISBN 978-0-521-88268-2
ลิงก์ภายนอก
- ค่าคงที่ของ Gelfond ที่MathWorld
- เอกลักษณ์ใหม่ของหอพลังงานที่ซับซ้อนสำหรับความคงที่ของ Gelfond
- เกือบจำนวนเต็มในMathWorld