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El Almacenaje Ramanujan Radicales

Ramanujan encontrado muchas imponente anidada radicales, tales como...

$$\sqrt{\frac {1+\sqrt[5]{4}}{\sqrt[5]{5}}}=\frac {\sqrt[5]{16}+\sqrt[5]{8}+\sqrt[5]{2}-1}{\sqrt[5]{125}}\tag{1}$$$$\sqrt[4]{\frac {3+2\sqrt[4]{5}}{3-2\sqrt[4]{5}}}=\frac {\sqrt[4]{5}+1}{\sqrt[4]{5}-1}\tag{2}$$$$\sqrt[3]{\sqrt[5]{\frac {32}{5}}-\sqrt[5]{\frac {27}{5}}}=\frac {1+\sqrt[5]{3}+\sqrt[5]{9}}{\sqrt[5]{25}}\tag{3}$$$$\sqrt[3]{(\sqrt{2}+\sqrt{3})(5-\sqrt{6})+3(2\sqrt{3}+3\sqrt{2})}=\sqrt{10-\frac {13-5\sqrt{6}}{5+\sqrt{6}}}\etiqueta{4}$$$$\sqrt[6]{4\sqrt[3]{\frac {2}{3}}-5\sqrt[3]{\frac {1}{3}}}=\sqrt[3]{\sqrt[3]{2}-1}=\frac {1-\sqrt[3]{2}+\sqrt[3]{4}}{\sqrt[3]{9}}\tag{5}$$

Y aún hay más!

Mi pregunta es: ¿hay una buena algebraicas manera de denest radicales como el $(2)$? ($2$ es mi favorito!)

Para mí, sólo he sido capaz de demostrar que tales identidades elevando ambos lados al correspondiente exponentes y utilizar el Álgebra para simplificar ellos. Pero a veces, que puede ser muy difícil para las identidades como $(1)$.

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Michael Hardy Puntos 128804

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s01ipsist Puntos 1104

Teniendo en cuenta

$$(\sqrt[4]{un} \pm \sqrt[4]{b})^{4}= a+b+6\sqrt{ab} \pm 4\sqrt[4]{ab}(\sqrt{a}+\sqrt{b})$$

La fabricación de un factor en la forma de $\sqrt{m}+\sqrt{n}$, $$\displaystyle \frac{6\sqrt{ab}}{a+b}=\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} \implica \frac{a}{b}=5$$

Entonces $$\left( \frac{\sqrt[4]{5}+1}{\sqrt[4]{5}-1} \right)^{4}= \frac{(\sqrt{5}+1)(6+4\sqrt[4]{5})} {(\sqrt{5}+1)(6-4\sqrt[4]{5})}= \frac{3+2\sqrt[4]{5}} {3-2\sqrt[4]{5}}$$

Nota sobre el simétrica funciones de $a$$b$: $$\displaystyle \frac{6\sqrt{ab}}{a+b}=\frac{\sqrt{b}}{\sqrt{a}} \implica \frac{b}{a}=5$$ que da el mismo resultado.

Por lo tanto, no hay otros casos similares a $(2)$.

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Matthew Scouten Puntos 2518

Una vez que tenemos la fórmula, es de rutina (si tedioso) para comprobar expandiendo. Encontrar una buena fórmula es más difícil. En Arce, usted podría denest el lado izquierdo de (1) como sigue:

Q:= sqrt((1+4^(1/5))/5^(1/5));
convert(simplify(convert(Q,RootOf)),radical);

$$ \frac{1}{10}\,{5}^{2/5} \left( {4}^{4/5}+{4}^{3/5}+2\cdot {4}^{2/5}-2 \right) $$

EDIT:

Now let's try some reverse engineering. Say you wanted to find a nice formula for a square root where the numerator of the right side involved some linear combination of fifth roots of powers of $2$ with small integer coefficients. We might look at

$$R = a_0 + 2^{1/5} a_1 + 2^{2/5} a_2 + 2^{3/5} a_3 + 2^{4/5} a_4$$ Podemos plaza este y extraer los coeficientes de $2^{i/5}$, $i=0\ldots 4$: $R^2 = \sum_{i=0}^4 c_i 2^{i/5}$ donde $$ \eqalign{c_0 &= {a_{{0}}}^{2}+4\,a_{{1}}a_{{4}}+4\,a_{{2}}a_{{3}}\cr c_1 y= 2\,a_{{0}}a_{{1}}+4\,a_{{2}}a_{{4}}+2\,{a_{{3}}}^{2}\cr c_2 y= 2\,a_{{0}}a_{{2}}+{a_{{1}}}^{2}+4\,a_{{3}}a_{{4}}\cr c_3 y= 2\,a_{{0}}a_{{3}}+2\,a_{{1}}a_{{2}}+2\,{a_{{4}}}^{2}\cr c_4 y= 2\,a_{{0}}a_{{4}}+2\,a_{{1}}a_{{3}}+{a_{{2}}}^{2} }$$ Queremos que la mayoría de estos (es decir, al menos, $3$ de la $5$)$0$. No es fácil resolver un sistema de Diophantine ecuaciones, pero podemos recurrir a la fuerza bruta: tratar todos los casos en que $a_i \in \{-2,-1,0,1,2\}$. En Maple se tarda prácticamente nada de tiempo. Por lo tanto ese es el caso de Ramanujan del $$ (a_0, \ldots, a_4) = (-1,1,0,1,1)$$ lo que hace $$ (c_0, \ldots, c_4) = (5,0,5,0,0)$$ Otro es $$ (a_0, \ldots, a_4) = (2, 0, 2, 2, -1)$$ lo que hace $$ (c_0, \ldots, c_4) = (20,0,0,10,0) $$ es decir, $$ 20 + 10 \cdot 2^{3/5} = (2 + 2 \cdot 2^{2/5} + 2 \cdot 2^{3/5} - 2^{4/5})^2 $$ Dividir por $100$ y tomar las raíces cuadradas: después de revisar el signo es a la derecha, esta dice: $$ \sqrt{\dfrac{1 + 2^{-2/5}}{5}} = \dfrac{1 + 2^{2/5} + 2^{3/5} - 2^{-1/5}}{5}$$ No sé si es tan bueno como el de Ramanujan la fórmula, pero me gusta.

O tal vez prefieres

$$ \sqrt{\dfrac{4\cdot 2^{3/5} - 3 \cdot 2^{2/5}}{5}} = \dfrac{4 - 2^{1/5} - 2 \cdot 2^{2/5} + 2\cdot 2^{3/5}}{5} $$

or

$$ \sqrt{8+5 \cdot 3^{1/6}+3^{1/2}} = \frac{1+2 \cdot 3^{1/6}+3^{1/3} - 3^{1/2} + 3^{5/6}}{\sqrt{2}}$$

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