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




 
 Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 04:37 
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 $\phi \in \{\pi/9,\pi/7,3\pi/9,3\pi/7,5\pi/9,5\pi/7,7\pi/9,\pi\}$.

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

 
 
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение20.03.2012, 14:58 
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).

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

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

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

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

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

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

 
 
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.04.2012, 07:33 
Компьютер нашёл вот такой пример:
$$
\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\sqrt{397532+\sqrt{397532-\sqrt{397532-\ldots}}}}}}=190+610\cos{\frac{\pi}{7}}-488\cos{\frac{3\pi}{7}}
$$

 
 
 
 Re: Уравнение с красивыми корнями
Сообщение21.04.2012, 12:35 
Аватара пользователя
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
$r_{3}=2\cos \left(\frac{8\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{12\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{18\pi }{19} \right)$
$r_{1}=2\cos \left(\frac{2\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{16\pi }{19} \right)+2\cos \left(\frac{14\pi }{19} \right)$

 
 
 [ Сообщений: 10 ] 


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