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9个比π还酷的数字

我们喜欢数字

(Olha Insight/Shutterstock)

现在是3月14日,这意味着只有一件事……今天是圆周率日,也是庆祝世界上最著名的无理数圆周率的时候。一个圆的周长与直径之比,π不仅仅是无理的,这意味着它不能写成一个简单的分数;它也是超越的,这意味着它不是任何多项式方程的根或解,比如x+2X^2+3=0。

,但没有这么快……π可能是最著名的数字之一,但对于那些整天想着数字的人来说,圆圈常数可能有点无聊。事实上,无数的数字可能比π还要酷。我们问了几位数学家他们最喜欢的后圆周率数字是什么;下面是他们的一些答案。

Tau

你知道什么比一个派更酷吗?…两个派。换言之,两倍π,即约为6.28的数tau。

“使用tau使每一个公式比使用π更清晰、更合理,”加州大学河滨分校的数学家约翰贝兹说我们对π而不是2pi的关注是一个历史性的意外。

Tau是在最重要的公式中出现的,他说。

虽然pi把圆的周长和直径联系起来,Tau把圆的周长和半径联系起来——许多数学家认为这种关系更为重要。Tau还使看似不相关的方程很好地对称,例如一个圆的面积和一个描述动能和弹性能的方程。

,但Tau在π日不会被遗忘!按照传统,麻省理工学院将在今天下午6:28发布决定。再过几个月,也就是6月28日,tau将迎来它自己的一天。

自然对数基

自然对数基-以“e”命名,它的同姓是18世纪的瑞士数学家Leonhard Euler-可能没有π那么有名,但它也有自己的节日。是的,3月14日庆祝的是3.14,2月7日,自然对数基(以2.718开头的无理数)被提出来了。

自然对数基最常用于涉及对数、指数增长和复数的方程中。

[它]有一个很好的定义,即它是其中一个数“指数函数y=e^x在每一点上的斜率都等于它的值,”教育研究院斯坦福大学数学拓展项目主任基思·德夫林告诉《生活科学》。换句话说,如果一个函数的值是,比如说在某个点上的7.5,那么它在那个点上的斜率,或者说导数也是7.5。“和π一样,它总是出现在数学、物理和工程中。”

虚数i

把“p”从“π”中去掉,你得到了什么?是的,数字i。不,不是这样的,但我是一个很酷的数字。它是-1的平方根,这意味着它是一个规则破坏者,因为你不应该取负数的平方根。

“然而,如果我们打破这个规则,我们就可以发明虚数,所以复数,既漂亮又有用,”尤金妮娅·程,芝加哥艺术学院的一位数学家在电子邮件中告诉《现场科学》。(复数可以表示为实部和虚部之和。)

i是一个异常奇怪的数字,因为-1有两个平方根:i和-i,Cheng说但我们分不清哪一个是哪一个!”数学家们只需选择一个平方根,将其称为i,另一个称为i。

“这很奇怪很奇妙,”程说。

i的幂为i

信不信由你,有办法让我变得更奇怪。例如,你可以把i提升为i的幂,换句话说,把-1的平方根提升为负一次幂的平方根

乍一看,这似乎是最可能的虚数——一个被提升为虚数能力的虚数,”宾夕法尼亚州迪金森学院数学教授、即将出版的《不可能的故事:2000年解决古代数学问题的探索》一书的作者大卫·里奇森说,“(普林斯顿大学出版社),告诉现场科学。”但是,事实上,正如莱昂哈德·欧拉在1746年的一封信中所写,这是一个实数!”

寻找i到i次方的值涉及重新排列欧拉公式,该公式涉及无理数e、虚数i以及给定角度的正余弦。在解90度角的公式时(可以用π除以2来表示),方程可以简化,表明i的幂等于e的幂等于负π除以2的幂。

听起来很混乱(如果你敢读的话,这里是完整的计算 ... ),但结果大约等于0.207-一个非常真实的数字。至少,在90度角的情况下,

“正如Euler所指出的,i到i的幂没有一个单一的值,”Richeson说,而是根据你要求解的角度采用“无限多”的值。(正因为如此,我们不太可能看到“我的力量日”庆祝为一个日历节日。)

贝尔菲戈的素数

(路易·勒布列顿/迪克森奈尔地狱)

贝尔菲戈的素数是一个回文素数,666隐藏在13个零和1之间。这个不祥的数字可以缩写为10(13)6660(13)1,其中(13)表示1和666之间的零的数目。

尽管他没有“发现”这个数字,科学家和作家克里夫·皮科弗(Cliff Pickover)以贝尔菲戈(Beelphegor)的名字命名这个邪恶的感觉数字时,使它出名了,地狱的七个恶魔王子之一。

这个数字显然甚至有自己的恶魔符号,看起来像是π的倒立符号。根据Pickover的网站,这个符号来自于神秘的伏尼契手稿中的一个字形,这是15世纪早期的插图和文字汇编,似乎没有人能理解。

2^{aleph_0}

哈佛数学家W.Hugh Woodin多年来一直致力于研究无限数字,因此不出所料,他选择了一个无限的数字作为他最喜欢的数字:2^{aleph_0},或者2上升到aleph nout的能力。Aleph数用来描述无限集的大小,其中一个集是数学中不同对象的 ... 。(因此,数字2、4和6可以形成一个3的 ... 。)

至于伍丁为什么选择这个数字,他说,“认识到2{aleph_0}不是aleph_0(即康托定理)就是认识到无限的大小是不同的。因此,这使得2^{aleph_}的概念相当特殊。

换句话说,总有更大的东西:无限的基数是无限的,所以没有“最大的基数”这样的东西。

Apéry的常量

(Ian Cuming/Getty Image s)

如果命名一个收藏,那么哈佛数学家奥利弗·奈尔在接受《生活科学》杂志采访时说:“阿佩里常数(zeta(3)),因为它仍然有一些神秘的联系。1979年,法国数学家罗杰·阿佩里证明了一个称为阿佩里常数的值是一个无理数。”。(它开始于1.2020569,并无限延伸)常数也被写成zeta(3),其中“zeta(3)”是插入数字3时的Riemann-zeta函数。

是数学中最突出的问题之一,Riemann假设,预测Riemann-zeta函数何时等于零,如果被证明是真的,会让数学家更好地预测素数的分布。20世纪著名数学家大卫希尔伯特(David Hilbert)曾说过,黎曼假设的

说:“如果我在沉睡了一千年之后醒来,我的第一个问题是,“黎曼假设被证明了吗?”

那么这个常数有什么酷的?结果发现,阿佩里常数出现在物理学中的一些有趣的地方,包括控制电子的磁场强度和角动量方向的方程中。

数字1

Ed Letzter,费城坦普尔大学的一位数学家(并且,完全公开的是《生命科学教职员工之父》的作者拉菲·莱茨特(Rafi Letzter)给出了一个实际的答案:

“我想这是一个枯燥的答案,但我必须选择1作为我的最爱,无论是作为一个数字,还是在如此多不同的更抽象的背景下扮演不同的角色,”他告诉《生命科学》。

一个是所有其他数字除以的唯一数字变成整数。它是唯一可以被一个正整数整除的数(本身是1)。它是唯一既不是素数也不是复合数的正整数。

在数学和工程中,值通常表示为介于0和1之间“百分之百”只是一个花哨的说法1。它是完整的。

,当然,在整个科学中,1是用来表示基本单位的。一个质子的电荷据说是+1。在二进制逻辑中,1表示是。它是最轻元素的原子序数,也是直线的维数。

欧拉的恒等式

(Jakob Emanuel manmen/Wikimedia Commons)

欧拉的恒等式实际上是一个方程式,是一颗真正的数学宝石,至少正如已故物理学家理查德·费曼所描述的那样。它也被比作莎士比亚的十四行诗。

简而言之,欧拉的恒等式把许多数学常数联系在一起:π,自然对数e和虚单位i。

[它]把这三个常数与加法恒等式0和初等算术的乘法恒等式e^{i*pi}+1=0,”德夫林说:

你可以在这里阅读更多关于欧拉身份的信息。

最初发表在《生命科学》杂志上。

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