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$\sin 1^\circ$ es irracional, pero ¿cómo lo demuestro de una manera hábil? Y $\tan(1^\circ)$ es .....

En el libro 101 problemas de trigonometría El Prof. Titu Andreescu y el Prof. Feng piden que se demuestre el hecho de que $\cos 1^\circ$ es irracional y lo demuestra. La prueba procede por contradicción y utilizando el principio de inducción fuerte. (Problema en Pg:84, 70 en Typeset; solución en Pg:126, 111 en Typeset). Sin embargo, para completarlo, lo adjuntaré aquí:

Prueba de la irracionalidad de $\cos (1^\circ)$

Supongamos, en aras de la contradicción, que $\cos(1^\circ)$ es racional. Ya que, $$\cos(2^\circ)=2\cos^2(1^\circ)-1$$ lo tenemos, $\cos(2^\circ)$ también es racional. Obsérvese que, además, tenemos $$\cos(n^\circ +1 ^\circ)+\cos(n^\circ -1 ^\circ)=2\cos(1^\circ)\cdot \cos(n^\circ)$$ Por el principio de inducción fuerte, esto demuestra que $\cos(n^\circ)$ es racional para todos los enteros $n \geq 1$ . Pero, esto es claramente falso, como por ejemplo, $\cos(30^\circ)=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$ es irracional, llegando a una contradicción.

Pero, como sugiere mi título, $\sin(1^\circ)$ es irracional, (¡mira la siguiente imagen para ver su valor!) Sine 1 degree

¿Existe una prueba tan corta como la anterior o puede alguno de vosotros ayudarme con una prueba que se salte la evaluación real del valor anterior?

Imagen de cortesía: http://www.efnet-math.org/Meta/sine1.htm En este enlace se explica cómo evaluar este valor.

Mi siguiente pregunta es

Es $\tan(1^\circ)$ racional y ¿hay alguna prueba breve que afirme o refute su racionalidad?

P.D.: Esto no es una pregunta de deberes.

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Matthew Scouten Puntos 2518

Tenga en cuenta que $\cos(2x) = \frac{1-\tan^2(x)}{1+\tan^2(x)}$ . Así que si $\tan(x)$ es racional, o incluso la raíz cuadrada de un racional, $\cos(2x)$ debe ser racional. Combina esto con el Teorema de Niven para responder a la pregunta sobre $\tan$ .

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user573402 Puntos 1

Tenemos $\sin(5*x)=16*\sin(x)^5-20*\sin(x)^3+5*\sin(x)$ y $\sin(3*x)=3*\sin(x)-4*\sin(x)^3$

Supongamos que $\sin(1)$ es racional entonces según la primera relación $\sin(5)$ es racional. Ahora, utilizando la relación $2$ concluir que $\sin(15)$ es racional. Repite este proceso y utilizando de nuevo la relación dos concluye que $\sin(45)$ es racional. Sabemos que es la mitad de la raíz de $2$ y esto es una contradicción así que $\sin(1)$ es irracional

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