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Demostrando la irracionalidad de la concatenación de la $n$ los poderes de los primos

Nota : Los apóstrofes están destinados a separar diferentes grupos de dígitos. Como, $0.{1^2}'{2^2}'{3^2}'{4^2}' \cdots =0.14916 \cdots $ . No se me ocurrió nada mejor.

Es fácil de mostrar $0.{1^n}'{2^n}'{3^n}'{4^n}' \cdots $ es siempre irracional: si no lo fuera, encontraríamos que el número de ceros consecutivos en su período tendría un máximo, pero obviamente siempre podemos conseguir uno más alcanzando una nueva potencia de $10$ . Cuando se trata de los poderes de un solo número natural $m \ne 0,1$ en general es decir $0.{m^0}'{m^1}'{m^2}' \cdots $ la irracionalidad se deriva del hecho de que el último $1,2,3,4, \cdots ,l$ los dígitos de tales poderes se repiten con diferentes períodos, no dando lugar a una repetición total.

Entonces tenemos la constante de Copeland y Erdos $0.2357 \cdots $ cuya irracionalidad se desprende del teorema de Dirichlet. ¿Funciona esto para el número $x$ cuya expansión decimal se forma al concatenar la $n$ - los poderes de los primos? O, ¿tenemos una forma diferente?

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marty cohen Puntos 33863

Por el teorema de Dirichlet en los primos de las progresiones aritméticas, para cualquier $k$ hay un número infinito de primos de la forma $10^km+1$ .

Si eliges $k$ lo suficientemente grande en comparación con $n$ , habrá un número arbitrariamente grande de ceros consecutivos. Por lo tanto, el número no puede repetirse, y por lo tanto es irracional.

3voto

Puedes tener una gran secuencia arbitraria de $0$ 's:

Supongamos que no, hay un período $k$ en la expansión decimal.

Según el teorema de Dirichlet, tenemos infinitamente muchos números primos $p$ en la forma $$ p= a 10^{k+2} + 1.$$ Luego

$p^n \equiv 1$ (mod $10^{k+2}$ ).

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