円周率分数証明

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$$3.141592653589793238\cdots$$ 円周率$$\pi$$ そうそう。円周率は既約分数で表せない、無限に続く循環しない小数、つまり無理数であることが証明されている。今日の話は円周率公式の話です。円周率公式と一口に言っても、… 2019-07-14 メモ: 最小公倍数とネイピア数の件のラフ証明(with素数定理) 素数定理参戦！！コメントを書く. 数学の授業で初めて習うことになる円周率3.14は、小数点以下が無限に続くような数字です。一体どこまで続くのか？終わりは本当にあるのか？無限に続いていることを証明する方法も簡単に紹介しますのでぜひご覧ください。連分数とその計算法. 円周率を100桁近く記憶している人にはガチ悲報。円周率（π：パイ）は4であることが証明されてしまいました。何かがおかしいことはわかるけど、どうおかしいのか明確な反論ができないヘリクツ証明にたくさんのコメントが集まっています。こんにちは！ほけきよです。皆さん、πを知っていますか？？あの3.14以降無限に続く円周率です。昔、どこかのお偉いさんが「3.14って中途半端じゃね？www3にしようぜ」とかいって一時期円周率が3になりかけました。でもそれは円じゃなくて六角形だからだめです。円周率と素数は繋がっている. もし循環することがわかったら、もう円周率の桁数を計算する必要もなくなります。数学の歴史どころか、世界の歴史をひっくり返すほどの大発見になるでしょう。実はこの正六角形を使えば、円周率が3よりも大きい数字であることが証明できます。このように小数点以下が循環することなく、無限に続く小数となっている数を無理数と呼んでいます。実は円周率が無理数であることは、古代エジプトからも知られていたようです。よって「正十二角形の外周の長さ＝12x＝6×√（2－√3）」となります。難しい数式や公式などが出てきてかなり複雑です、理数系に進む学生なら参考になると思います。円周率が割り切れない数だなんて、何と言うか人生と同じような感じですね。ただし無理数とは対照的に、無限に続くと言っても同じ数が一定間隔で循環する特徴があります。でも昔の人達はコンピュータもありませんから、このように図形を用いて円周率の長さを求めていたわけですが、ここで注目してほしいのは正n角形の周の長さです。無限大の数字には終わりはないので、正n角形の周の長さは限りなく円周率に近づくだけで、永遠に一致しません。今回は円周率の終わりについて深く解説してきました。参考になりましたら幸いです。この二等辺三角形の二辺は円の半径と同じなのでその長さは0.5、そして円の中心を含む頂点の角度は30度となります。下のように直径1の円を描き、その中に正n角形を内接するように描けばイメージが付きやすいでしょう。円周率は紛れもなく無理数ですが、他にも自然対数で習うネイピア数、あと平方数でお馴染みの√2や√3もあります。円周率が、小数点以下が無限に循環せず続く無理数だとわかったわけですが、そもそもどうしてこんな数になるのか不思議に思いませんか？円周率って円の周長と直径の比だけど、それが無理数になるってどうもしっくりこないな。正六角形を構成する六つの三角形が正三角形になっているから、おのずと導ける性質ですが、この性質により、正六角形の外周の長さは円の半径の6倍になることもわかります。この公式を使うことで、上の二等辺三角形の外周を構成する一辺の長さが求まります。一番下の「3.105828541」が正六角形の周長です、かなり3.14に近づいてきましたね！①の性質については、一番わかりやすい例が「1/8」、「2/5」、「1/32」などがあります。これらの数は①とは反対に「割り切れない」数になりまして、小数だと「0.333333…」、「0.07692307692307692…」といった感じで小数点以下が無限に循環します。3.1415926535897932384626433832795028841971693993751058209749445923078164062862089986280348253421170679…地球の人口より多いし、宇宙が始まってからの年数よりも長いです。正直理数系の大学で習う超難しい内容に近くなるため、ここでは敢えて簡単に解説することにします。正六角形は下の画像のように、全ての辺の長さが円の半径と等しくなります。「円周率に終わりはない」って数学の授業で習った気がするけど、どういうこと？にもかかわらず未だに小数点以下何十兆番目まで計算しているのは、やはり円周率が非循環小数だからです。昔ゆとり教育で「円周率を3とする」と言われていたけど、それって円周率を円周率とみなしていないようなもんだね。このように頂点の数が増えれば増えれるほど、その正多角形の周長は円周率に限りなく近づいていきます。正多角形はどれだけ頂点の数が増えても所詮多角形です。完全な円にはなりません。√が2つも出てきて凄くややこしいですが、関数電卓を用いて厳密に計算すれば上の値は今ではコンピュータの計算のおかげで、円周率πはかなり正確な値を求めることができます。小数点以下が無限に続くということにあやかって、3月14日に結婚するカップルが多いみたいだね。「1/3」であれば、小数点以下がずっと3で続きますし、1/15であれば小数点以下第1位から「076923」でループしています。また終わりがなければそれをどう証明するのか？詳しく解説していこうと思います。このように一定の規則性を保ったまま、小数点以下が循環する数を「循環小数」と言います。求めたい辺の長さをxとすると、2つの辺の長さは0.5、角度が30度なので、次に頂点の数を2倍に増やした正十二角形で考えます。同じく円の直径は1（半径0.5）とします。x²＝0.5-0.5×（√3/2）＝0.5×（1－√3/2）＝0.25×（2－√3）※円周率はあの探査衛星はやぶさの帰還にも貢献していたんです。詳しくはコチラの記事をどうぞ！一番わかりやすい例だと半径が0.5、すなわち直径が1の時です。すなわち小数点以下が無限に続き、かつ一定の規則性で循環もしない小数となります。この時の円の周囲を紐で重ならないように巻き、ピッタリの長さでハサミか何かで切り、その紐を一直線に伸ばして定規で測れば、その長さはおよそ「3.14」となります。この言葉を初めて聞くのは、学校の算数の授業という人が多いでしょう。数学でしょっちゅう出てくる円周率ですが、改めて調べると不思議な数だと認識させられます。実は、$x=2$以上のときのゼータ関数は収束することが証明されており、$x=4,6,\cdots$など偶数のときに$\pi$が登場します。$$\zeta (2) = \frac{\pi^2}{6}$$円周率とは、$\pi \simeq 3.14$という値で知られている数学の分野でもっとも有名な定数です。さて、ゼータ関数から円周率$\pi$が出てくるのは分かりましたが、まだ素数が登場していません。ここが少し難しいのですが、上の式は以下のように書き直すことができます。私の独断と偏見のみで作った天才数学者ランキングでは、見事1位に輝いております。分母に素数だけが使われた式になりました。ようやく素数の登場です。この記事はこんなことを書いてます電卓を使った面白い遊びや不思議な数字のトリック ...その分子は常に$1$ですが、分母の数は$1$から$+1$ずつ増えていってます。$r$は0と1の間をとる必要がありますが、ここでは、$p$は素数であり$2$以上なので、$$1+\frac{1}{p^2}+\frac{1}{(p^2)^2}+\frac{1}{(p^3)^2}+\cdots$$天才数学者ランキングトップ10 – 天才たちの逸話がすごいこの式と元の式が同じであることを理解するには、以下のように考えてください。しかし、ここまでの導出過程から分かるように、円周率と素数は直接繋がっているわけではなく、円周率が自然数と繋がっていて、自然数が素数と繋がっているのですね。余談ですが、このゼータ関数を最初に発見したのはレオハルト・オイラーという天才数学者でした。では、次は$x=2$を入れてみましょう。すると、※またも計算過程は省略します（ちょっと難しいです）分母が$4$、$6$、$8$だった項が素因数分解されていることに気づくと思います。$$\zeta (1) = \frac{1}{1^1} + \frac{1}{2^1} + \frac{1}{3^1} + \frac{1}{4^1} + \frac{1}{5^1} + \cdots \frac{1}{n^1} + \cdots$$ゼータ関数とは$ 1 \sim \infty $まで自然数を使った関数なのです。これの分母の数を分解できるものは分解してしまいましょう。素因数分解です。なので、”$\prod_{p;prime}$は直後の括弧内の式の$p$を素数として掛けていく”という意味ですね。オイラーの公式で単位円に丸め込まれた無限累乗根０と1の間でも自然数１が定義された、xーy座標平面上でも１以外のあたいをもっていますが、ビー玉も地球も１は１でしょと言うのはあまりにもいい加減すぎませんか？となり無限大になってしまいます。つまり、発散してしまうということですね。この記事ではこんなことを書いています私の独断と偏見で天才数学者ランキングをつけてみます。本来、 ...$$\frac{\pi^2}{6} = \left(\frac{1}{1-\frac{1}{2^2}}\right) \left(\frac{1}{1-\frac{1}{3^2}}\right) \left(\frac{1}{1-\frac{1}{5^2}}\right) \left(\frac{1}{1-\frac{1}{7^2}}\right) \left(\frac{1}{1-\frac{1}{11^2}}\right) \cdots$$数学は面白いこと、不思議なことがいっぱい！数学に関する不思議なことや面白いことを、数学が苦手な人にもわかるように丁寧に紹介しています。数学や数字が好きになってくれたらうれしいです！$\prod$は、$\sum$の掛け算バージョンです。この記事ではこんなことを書いています数学のパラドックスで、私が特に面白いと感じ ...ゼータ関数の$x=2$の場合をもう一度みてみましょう。前よりも長く書いてみます。この記事ではこんなことを紹介しています ”ガウス”こと、フルネームを「カール・フ ...$1$と自分自身以外で割ることのできない$1$以外の数$$1+r+r^2+r^3+\cdots = \frac{1}{1-r}, \quad (0 < r < 1)$$この記事はこんなことを書いてます ”偶然と思っていても実ははじめから結果は決まっ ...$$\zeta (x) = \frac{1}{1^x} + \frac{1}{2^x} + \frac{1}{3^x} + \frac{1}{4^x} + \frac{1}{5^x} + \cdots \frac{1}{n^x} + \cdots$$”円周率と素数の繋がり”までたどり着くためには、”ゼータ関数”を避けて通れません。※少なくとも私はそう思います例えば、$5$や$13$は素数ですね。両方とも$1$か自分自身（$5, 13$）でしか割ることができません。この記事ではこんなことを書いています数ある数学の公式の中で、面白く、そして美し ...$$\text{円周率} \rightarrow \text{自然数} \rightarrow \text{素数}$$$x=1$のときは、発散しましたが、今回はちゃんと収束しました。そして、分母の数は何やら$x$乗されています。この$x$にはいろんな数が自由に入ります。どうでしょうか？少し分かりにくいので、じっくりと考えてみてくださいね。