2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 04:37 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
Укажите бесконечно много натуральных значений $a$, при каждом из которых уравнение
$$
(x^2-a)^2-a)^2=a-x
\eqno(*)
$$
имеет "красивые" корни. Пример: при $a=2$ уравнение $(*)$ имеет корни $x=2\cos{\phi}$, где $\phi \in \{\pi/9,\pi/7,3\pi/9,3\pi/7,5\pi/9,5\pi/7,7\pi/9,\pi\}$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 07:17 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/01/06
3828
В этой теме нечто подобное обсуждалось. Не знаю, правда, сойдёт или нет.

-- Вт 20.03.2012 08:32:24 --

Квинтэссенция того, что там происходило, содержится в постах post316078.html#p316078 и следующим за ним.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 14:58 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
RIP в сообщении #550234 писал(а):
В этой теме нечто подобное обсуждалось. Не знаю, правда, сойдёт или нет.
Конечно, сойдёт, ведь "красивость" разная бывает. Но я имел в виду то, что корни этого уравнения для некоторых (бесконечно многих) $a$ оказываются в подходящих круговых полях. В частности, некоторые Ваши бесконечные радикалы можно в конечном виде выразить через косинусы углов, соизмеримых с $\pi$ (один пример такого выражения я нашёл в сообщении #93018, возможно, были здесь и другие). Раньше мне казалось, что такие примеры носят штучный характер, а теперь выясняется, что как раз наоборот.

Достаточно взять $a=n^2-n+2$. При таких $a$ многочлен 8-й степени разложится в произведение одного квадратного и двух кубических многочленов (все неприводимы над $\mathbb{Q}$ при $n>1$). И у кубических дискриминанты окажутся точными квадратами. Это означает, что соответствующие кубические поля будут нормальными расширениями $\mathbb{Q}$ с абелевой (циклическая группа 3-го порядка) группой Галуа. Но тогда они являются подполями некоторого кругового поля (теорема Кронекера-Вебера).

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 16:33 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
RIP в сообщении #550342 писал(а):
Интересно, можно ли получить явную общую формулу для корней в том же духе. :?: Чувствую, что должны возникать суммы вида
$$S(a,p)=\sum_{x=1}^{p-1}\mathrm e^{2\pi\mathrm i\frac{ax^3}p}.$$
Интересная гипотеза. Правда, этих $p$ в дискриминанте может оказаться много. Можно попроверять на конкретных примерах. Но если разлагать кубический многочлен над большими круговыми полями, то это не будет быстро (так я вчера искал правильный ответ при $a=22$, где одно из $p=97$). Возможно, имеет смысл посмотреть доказательство самой теоремы Кронекера, оно вроде бы конструктивно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.03.2012, 01:35 
Аватара пользователя


13/04/10
152
Архангельская обл.
nnosipov в сообщении #550347 писал(а):
........... (так я вчера искал правильный ответ при $a=22$, где одно из $p=97$)...............

Можно мне привести ответы к вашим поискам, поскольку вы их
не приводите? А немного конкретики, думаю, не помешает.
Вот три корня для $p=97$:
$$\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-....}}}}}}}}=$$
$$=1-\left( \alpha \left(2 \right)+\alpha \left(16 \right)+\alpha \left(66 \right)+\alpha \left(54 \right)+\alpha \left(44 \right)+\alpha \left(36 \right)+\alpha \left(94 \right)+\alpha \left(24 \right)\right)-$$
$$-\left( \alpha \left(40 \right)+\alpha \left(68 \right)+\alpha \left(38 \right)+\alpha \left(84 \right)+\alpha \left(90 \right)+\alpha \left(56 \right)+\alpha \left(60 \right)+\alpha \left(92 \right)\right)$$

$$\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-....}}}}}}}=$$
$$=1-\left( \alpha \left(4 \right)+\alpha \left(32 \right)+\alpha \left(62 \right)+\alpha \left(86 \right)+\alpha \left(88 \right)+\alpha \left(72 \right)+\alpha \left(6 \right)+\alpha \left(48 \right)\right)-$$
$$-\left( \alpha \left(10 \right)+\alpha \left(80 \right)+\alpha \left(58 \right)+\alpha \left(76 \right)+\alpha \left(26 \right)+\alpha \left(14 \right)+\alpha \left(82 \right)+\alpha \left(74 \right)\right)$$

$$\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22+\sqrt{22-....}}}}}}=$$
$$=-1+\left( \alpha \left(8 \right)+\alpha \left(64 \right)+\alpha \left(70 \right)+\alpha \left(22 \right)+\alpha \left(18 \right)+\alpha \left(50 \right)+\alpha \left(12 \right)+\alpha \left(96 \right)\right)+$$
$$+\left( \alpha \left(20 \right)+\alpha \left(34 \right)+\alpha \left(78 \right)+\alpha \left(42 \right)+\alpha \left(52 \right)+\alpha \left(28 \right)+\alpha \left(30 \right)+\alpha \left(46 \right)\right)$$

где $\alpha \left(n \right)=2\cos \left(\frac{n\cdot \pi }{97} \right)$

а вот "зеркальный" вариант с $p=79$ :

$$\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+....}}}}}}}=$$
$$=2+ \beta \left(2 \right)+\beta\left(16 \right)+\beta \left(30 \right)+\beta \left(76 \right)+\beta \left(24 \right)+\beta \left(34 \right)+\beta \left(44 \right)+\beta \left(36 \right)+$$
$$+\beta \left(28 \right)+\beta \left(66 \right)+\beta \left(54 \right)+\beta \left(42 \right)+\beta \left(20 \right)$$

$$\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+....}}}}}}=$$
$$=-2- \left(\beta \left(4 \right)+\beta\left(32 \right)+\beta \left(60 \right)+\beta \left(6 \right)+\beta \left(48 \right)+\beta \left(68 \right)+\beta \left(70 \right)+\beta \left(72 \right)\right)-$$
$$-\left(\beta \left(56 \right)+\beta \left(26 \right)+\beta \left(50 \right)+\beta \left(74 \right)+\beta \left(40 \right)\right)$$

$$\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+\sqrt{22-\sqrt{22-\sqrt{22+....}}}}}}}}=$$
$$=2+ \beta \left(8 \right)+\beta\left(64 \right)+\beta \left(38 \right)+\beta \left(12 \right)+\beta \left(62 \right)+\beta \left(22 \right)+\beta \left(18 \right)+\beta \left(14 \right)+$$
$$+\beta \left(46 \right)+\beta \left(52 \right)+\beta \left(58 \right)+\beta \left(10 \right)+\beta \left(78 \right)$$

где $\beta \left(n \right)=2\cos \left(\frac{n\cdot \pi }{79} \right)$
Прошу извинить за громоздкость формул.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.03.2012, 17:46 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
Vvp_57 в сообщении #550635 писал(а):
А немного конкретики, думаю, не помешает.
Конкретные примеры, сами по себе, теперь уже не так интересны. Разве что они будут с какой-то дополнительной экзотикой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.03.2012, 21:33 
Аватара пользователя


13/04/10
152
Архангельская обл.
nnosipov в сообщении #550825 писал(а):
Конкретные примеры, сами по себе, теперь уже не так интересны. Разве что они будут с какой-то дополнительной экзотикой.

Не, этим не богат. Впрочем есть два примерчика. Первый такой:

$\sqrt{44+\sqrt{44-\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-....}}}}}}}}=$
$=12\cos \left(\frac{2 \pi }{7} \right)++6\cos \left(\frac{8\pi }{7} \right)+5$

(Оффтоп)

$\sqrt{44-\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-....}}}}}}}=$
$=12\cos \left(\frac{4 \pi }{7} \right)+6\cos \left(\frac{2\pi }{7} \right)+5$

$\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-\sqrt{44+\sqrt{44+\sqrt{44-....}}}}}}=$
$=12\cos \left(\frac{2 \pi }{7} \right)+6\cos \left(\frac{4\pi }{7} \right)+1$

но потянет ли он на экзотику?

Второй несколько выпадает из темы трехтактных радикалов, но зато он комплектуется из тех же косинусов с $p=97$. Попробуйте найти, вдруг вам и повезет. Вот он:

$\sqrt{\eta-\sqrt{\eta-\sqrt{\eta-\sqrt{\eta+\sqrt{\eta-\sqrt{\eta-\sqrt{\eta-\sqrt{\eta+\sqrt{\eta-....}}}}}}}}}=4.30469478860....$

где $\eta=13+\sqrt{97}$

впрочем и при $\rho=13-\sqrt{97}$, вас тоже не покинет удача, правда радикал будет несколько другим:

$\sqrt{\rho-\sqrt{\rho-\sqrt{\rho+\sqrt{\rho+\sqrt{\rho-\sqrt{\rho-\sqrt{\rho+\sqrt{\rho+\sqrt{\rho-....}}}}}}}}}=1.493481585....$

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение22.03.2012, 18:29 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
Vvp_57 в сообщении #550940 писал(а):
но потянет ли он на экзотику?
Нет, так как подобная ситуация наблюдается при $a=14$.
Vvp_57 в сообщении #550940 писал(а):
Попробуйте найти, вдруг вам и повезет.
Дело здесь не в везении. Ваш первый "четырёхтактный" радикал есть корень многочлена
$$
-11108+8704\,{x}^{2}-9064\,x-28\,{x}^{6}-1292\,{x}^{4}+5472\,{x}^{3}-936\,{x}^{5}+4\,{x}^{8}+36\,{x}^{7},
$$
и этот многочлен можно просто разложить над соответствующим круговым полем, используя какую-нибудь систему компьютерной алгебры.

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.04.2012, 07:33 
Заслуженный участник


20/12/10
9116
Компьютер нашёл вот такой пример:
$$
\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\ldots}}}}}}=190+610\cos{\frac{\pi}{7}}-488\cos{\frac{3\pi}{7}}
$$

 Профиль  
                  
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.04.2012, 12:35 
Аватара пользователя


13/04/10
152
Архангельская обл.
nnosipov в сообщении #562341 писал(а):
Компьютер нашёл вот такой пример:
$$
\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\ldots}}}}}}=190+610\cos{\frac{\pi}{7}}-488\cos{\frac{3\pi}{7}}
$$

Отличный результат! Жаль, я так далеко незаглядывал...Хорошо, отвечу в таком же ключе:
$$
\sqrt{1429222+\sqrt{1429222-\sqrt{1429222-\sqrt{1429222+\sqrt{1429222-\sqrt{1429222-\ldots}}}}}}=153-134r_{3}-603r_{1}
$$
где
$r_{3}=2\cos \left(\frac{8\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{12\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{18\pi }{19} \right)$
$r_{1}=2\cos \left(\frac{2\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{16\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{14\pi }{19} \right)$

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 10 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group