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$2^n$th lugar decimal de $\sqrt{2}.$

Alguien en Art of Problem Solving afirma saber cómo calcular el $2^{2020}$-ésimo decimal de $\sqrt{2},$ y nos lo dirá si todos se rinden. La fuerza bruta no funcionará, ni lo hará una fórmula al estilo BBP (por la razón de que no existe, y las conocidas hasta ahora son para expansiones en base $2^k$; $10$ no es una potencia de $2$).

¿Existe una solución factible, o me están troleando? Intentar buscar diferentes consultas relacionadas con mi pregunta en línea no da resultados, excepto algoritmos de grifo que arrojan los dígitos uno por uno desde el principio. Como sabrán, no funcionarán. Estoy operando bajo la suposición de que si existe una solución ingeniosa, no es un descubrimiento nuevo, ya que una pregunta tan simple seguramente ha sido considerada antes.

Actualización: El creador del problema ha prometido publicar la solución en 2021 si nadie la encuentra antes. Esto no es la primera vez que lo hacen, pero cada vez que lo han hecho en años anteriores, han cumplido con las promesas.

2da Actualización: Faltan 2 semanas y se me olvidó mostrar la fuente. Pronto veremos si nos han troleado o no.

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Yuri Negometyanov Puntos 593

Los dígitos requeridos son iguales a $d_n=\bar d(2^n),\;$ donde $$\bar d(k)=\left\lfloor 10^{k}\sqrt 2\right\rfloor\hspace{-10pt}\mod 10,\tag1$$ $$\{d_n\}=\{{1, 2, 6, 0, 9, 9, 5, 3, 6, 5, 9, 4, 7, 4, 0, 9, 4, 9, 0, 6, \dots}\}$$

Una manera alternativa es utilizar la expresión $$d_n=\left\lfloor 10^{2^n}a(n)\right\rfloor\hspace{-10pt}\mod 10,\quad n=1,2\dots\tag2$$ donde $a(n)$ puede definirse a través de una relación de recurrencia $$a(0)=\dfrac32,\quad a(n+1)=\frac12a(n)+a(n)^{-1},\tag3$$ o en forma cerrada $$a(n)=\sqrt2\coth\left(2^{n}\ln\left(3+2\sqrt2\right)\right),\quad n=1,2,\dots\tag4$$ Las fórmulas $(2),(3)$ permiten operar con números racionales. Esto proporciona un resultado exacto.

EDICIÓN del 30.07.23

Al mismo tiempo, es posible mejorar el algoritmo en la forma de $$\begin{align} &d_n=b_n\hspace{-8pt} \mod 10,\quad n=0, 1, 2\dots,\\[4pt] &b_0=14,\quad b_{n+1} = \dfrac12 10^{2^n}\, b_n+\genfrac\lfloor\rfloor{}{}{1000^{2^n}}{b_n}, \end{align}\tag5$$ que almacena los resultados intermedios en formato entero.

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Simon D Puntos 1414

Uno también podría preguntarse qué ocupa el lugar n-ésimo de $\sqrt{2}$ en cualquier base dada.

Existen bases en las que este número está exactamente escrito como un solo dígito 'q'. Por lo tanto, el enésimo dígito después del punto es siempre cero. Una de esas bases es $\frac 12(\sqrt{6}+\sqrt{2})$. Otra es $(1+\sqrt{2})$. Ambas permiten mover los contadores fácilmente sobre la mesa. Aquí está la raíz cuadrada de 2 en bases 120 y 10.

 1:4984 8104,3529 0779,4628 3031,0365 V712,4341 E393
 1.414 213 562,373 95 48,801 688 724,209 698 78,569

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