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¿Qué números pueden ser creados por repetitivo posterior división de números naturales?

Yo actualmente no tengo el conocimiento para escribir la pregunta en forma generalizada. Así que en lugar de dar algunos ejemplos para mostrar lo que quiero decir.

$$A = \frac{1}{\cfrac{2}{\left(\cfrac{3}{4}\right)}}$$

La ecuación anterior es un ejemplo de una 'torre de la ecuación'. Hay dos reglas para tales ecuaciones:

  1. Puede ser tan alto como quieras, pero los pisos deben estar siempre $1$$n$, donde el piso más alto es $1$ y la planta baja es $n$. Los pisos se nombran con números naturales por lo $n$ también debe ser un número natural.
  2. El orden en que se hacen las divisiones de la izquierda. $$B = \cfrac{\cfrac{1}{\left(\cfrac{2}{3}\right)}}{4},C = \cfrac{\left(\cfrac{1}{2}\right)}{\left(\cfrac{3}{4}\right)}, D = \cfrac{\cfrac{\left(\cfrac{1}{2}\right)}{3}}{4}$$ son válidos todos los 'torre de ecuaciones con diferentes resultados.

Ya he averiguado que una 'torre ecuación puede venir infinitamente cercana a $0$ y puede ser mayor que 2, como se muestra por TheSimpliFire (1/((2/3)/4) = 6). Pero, ¿es posible construir todas las fracciones, utilizando un "torre de la ecuación'?

Y, por extensión, es capaz de crear todos los números racionales?

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Mike Pierce Puntos 4365

La respuesta es no , usted no puede conseguir a cada número racional. Por ejemplo, usted no puede obtener el número de $2$. Voy a tener que utilizar Bertrand postulado para explicar por qué:

Para cada $n>1$ no debe ser un primer $p$ tal que $n < p < 2n$. O escrito de forma ligeramente diferente, por cualquier $n > 2$ no debe ser un primer $p$ tal que $\lfloor n/2 \rfloor < p < n$.

Supongamos que usted tiene una torre ecuación de tamaño $n$. Usted puede resolver todos los paréntesis en su torre de ecuación y escribir como una fracción propia

$$\frac{k_1 \dotsb k_\ell}{k_{\ell+1} \dotsb k_n}\,.$$

donde el$k_i \in \{1, \dotsc, n\}$$k_i = k_j \implies i = j$, por lo que el $k_i$ son sólo algunos de pedidos de $\{1, \dotsc, n\}$. Uno de estos valores de $k_i$ debe ser un primer $p$ $\lfloor n/2 \rfloor$ $n$ tal que $p$ no divide a cualquiera de los otros números $\{1, \dotsc, n\}$ además de a sí mismo. Así, en su facción, no será exactamente un factor de $p$ en el numerador o el denominador. Si el tamaño de la $n$ es de al menos cuatro, esta excelente no $2$, y ya podemos escribir todos los valores de la torre ecuaciones de tamaño cuatro o menos (ver TheSimpliFire la respuesta) y ver que el valor de $2$ no aparece, $2$ no puede aparecer por un mayor tamaño de la torre porque de este "no-cancelables" prime $p \neq 2$ que debe aparecer en el numerador o el denominador.


He aquí una relación de pensamiento que tuve acerca de esta cuestión. Yo no ver de inmediato cómo se puede ayudar a responder a la pregunta, pero esto no significa que el número de la torre de ecuaciones de tamaño $n$ $n^{\text{th}}$ catalán número.

Pensar en la construcción de una torre como escribir su gran fracción sin paréntesis y, a continuación, la elección de la "parte superior" de la barra de fracción, la división de su torre en dos pequeñas torres, el numerador y el denominador, y luego de continuar con este proceso de forma recursiva en esas dos pequeñas torres. Hacer esto en una torre de tamaño $n$ construye un árbol binario completo con $n$ hojas, los numeradores correspondiente a la izquierda de las ramas y los denominadores correspondientes a derecho en ramas, y las hojas etiquetados en orden de izquierda a derecha con los números de $\{1, \dotsc, n\}$. A continuación, el número que la torre es igual puede ser calcated del árbol como

$$\prod_{i\in\{1, \dotsc, n\}} (-1)^{r_i}i$$

donde $r_i$ es el número de "vueltas a la derecha" o "de derecha "ramas" del árbol que tendría que tomar para llegar a la hoja de $i$.

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guest Puntos 1

No es una respuesta completa: volveré cuando tenga tiempo

Vamos a considerar un caso por caso. Aquí, '$\text{Product}$' significa que el producto de todos los distintos fracción.

$n=1$: $$\color{red}{1}\\\text{Product}=1$$ $n=2$: $$\color{red}{\frac12}\\\text{Product}=\frac12$$ $n=3$: $$(1/2)/3=\color{red}{\frac16}\quad1/(2/3)=\color{red}{\frac32}\\\text{Product}=\frac14$$ $n=4$: $$((1/2)/3)/4=\color{red}{\frac1{24}}\quad(1/(2/3))/4=\color{red}{\frac38}\\(1/2)/(3/4)=\color{red}{\frac23}\quad1/((2/3)/4)=\color{red}{6}\quad1/(2/(3/4))=\color{red}{\frac38}\\\text{Product}=\frac1{16}$$ $n=5$: $$(((1/2)/3)/4)/5=\color{red}{\frac1{120}}\quad\cdots$$

Obviamente, esta "torre de fracciones' contendrá cada fracción de la forma $1/k!$ donde $k$ es un número natural.

Parece que el producto en general es $$\text{Product}=\cfrac1{2^{2^{n-1}}}$$

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