代数学 において、入れ子になった根号 とは、別の根号を含む(入れ子になった)根号式( 平方根 記号、立方根 記号などを含む)のことです。例としては、
5 − 2 5 、 {\displaystyle {\sqrt {5-2{\sqrt {5}}\ }},}
これは正五角形 や、より複雑なものについて議論する際に生じるものです。
2 + 3 + 4 3 3 。 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{2+{\sqrt {3}}+{\sqrt[{3}]{4}}\ }}.}
巣から出る 入れ子になった部首の中には、入れ子になっていない形に書き換えられるものもあります。例えば、
3 + 2 2 = 1 + 2 、 {\displaystyle {\sqrt {3+2{\sqrt {2}}}}=1+{\sqrt {2}}\,,}
2 + 5 − 2 6 = 3 、 {\displaystyle {\sqrt {2}}+{\sqrt {5-2{\sqrt {6}}}}={\sqrt {3}},\quad } [ 1 ] 2 3 − 1 3 = 1 − 2 3 + 4 3 9 3 。 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{{\sqrt[{3}]{2}}-1}}={\frac {1-{\sqrt[{3}]{2}}+{\sqrt[{3}]{4}}}{\sqrt[{3}]{9}}}\,.}
もう1つの簡単な例として、
2 3 = 2 6 \displaystyle {\sqrt[{3}]{\sqrt {2}}}={\sqrt[{6}]{2}}}
このように入れ子になった部首を書き換えることを脱入れ入れ と呼びます。これは常に可能とは限らず、可能な場合でも難しい場合が多いです。
入れ子になった2つの平方根 2 つの入れ子になった平方根の場合、次の定理は入れ子解除の問題を完全に解決します。[ 2 ] このセクションでは、根号の使用について説明します。 {\displaystyle \textstyle {\sqrt {\;^{\;}}}} は 、通常どおり、被開平数の正の平方根を表し、被開平数は正の実数であると想定されます。
1つは、次の形式の式で2つの入れ子になった平方根を持つ。 α + β r γ + δ r 、 {\displaystyle {\sqrt {\frac {\alpha +\beta {\sqrt {r}}}{\gamma +\delta {\sqrt {r}}}}},} ここで、すべての変数は有理数を表します。分数を 有理化すると、次の形式の式が得られます。 1 ± b r 、 {\displaystyle {\sqrt {a\pm b{\sqrt {r}}}},} どこで 1 、 b 、 r {\displaystyle a,b,r} は 有理数 であり、 b > 0 {\displaystyle b>0} . を置くことで c = r b 2 {\displaystyle c=rb^{2}} 、問題は次の形式の式をデネストすることに帰着する。 1 ± c 。 {\displaystyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}.}
この定理は2つの別々のステップで証明されます。まず、次の形式の非入れ子式が得られます。 x ± y \displaystyle {\sqrt {x}}\pm {\sqrt {y}}} の場合に限り 1 2 − c = d 2 {\displaystyle a^{2}-c=d^{2}} これは初等代数計算で行います。第2ステップは、次のようなより複雑な入れ子構造の式を証明することです 。 t + x ± y + z x y {\displaystyle t+{\sqrt {x}}\pm {\sqrt {y}}+z{\sqrt {x}}{\sqrt {y}}} 、 は常に定理で示された形式に還元できます。これには基本的なガロア理論 が関係します。
与えられたデネスト式が正しいことの証明: もし 1 > 0 {\displaystyle a>0} そして 1 2 − c = d 2 {\displaystyle a^{2}-c=d^{2}} 、与えられた式ではすべての被開平数は正です。これは左辺ではほぼすぐにわかります。右辺では、これはそれぞれ である 2 つの被開平数の和と積が正であることから生じます。 1 {\displaystyle a} そして c / 4 {\displaystyle c/4} 。そして、2 つの正の数は、それらの 2 乗が等しい場合に限り等しいので、すべてを 2 乗して二項式 を適用すれば十分です。
平方根の和または差へのデネストが可能であれば、次のことが証明される。 1 > 0 {\displaystyle a>0} そして 1 2 − c = d 2 {\displaystyle a^{2}-c=d^{2}} 二乗すると 、方程式 は 1 ± c = x ± y {\displaystyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}={\sqrt {x}}\pm {\sqrt {y}}} 暗示する 1 ± c = x + y ± 2 x y 。 {\displaystyle a\pm {\sqrt {c}}=x+y\pm 2{\sqrt {xy}}.} これは次のことを意味します。 x y {\displaystyle {\sqrt {xy}}} は フィールド の要素です Q ( c ) \displaystyle \mathbb {Q} ({\sqrt {c}})} 、したがって一意に記述できる α + β c {\displaystyle \alpha +\beta {\sqrt {c}}} 、と α {\displaystyle \alpha } そして β {\displaystyle \beta } 有理数 。 1つは β ≠ 0 {\displaystyle \beta \neq 0} なぜなら 、そうでなければ無理数が 有理数と等しくなってしまうからである。x y = ( α + β c ) 2 = α 2 + c β 2 + 2 α β c 。 {\displaystyle xy=(\alpha +\beta {\sqrt {c}})^{2}=\alpha ^{2}+c\beta ^{2}+2\alpha \beta {\sqrt {c}}.} として x y {\displaystyle xy} は有理数であり 、 β ≠ 0 {\displaystyle \beta \neq 0} 、1つは α = 0 {\displaystyle \alpha =0} その 結果、 x y = β 2 c {\displaystyle xy=\beta ^{2}c} そして 1 + c = x + y ± 2 β c 。 {\displaystyle a+{\sqrt {c}}=x+y\pm 2\beta {\sqrt {c}}.} したがって x + y = 1 {\displaystyle x+y=a} 、 β = 1 2 {\displaystyle \beta ={\tfrac {1}{2}}} 、そして x y = c 4 {\displaystyle xy={\tfrac {c}{4}}} 。これは、ヴィエタの公式 によれば、次のことを意味する。 x {\displaystyle x} そして y {\displaystyle y} は、この方程式の2つの根です 。 X 2 − 1 X + c 4 。 {\displaystyle X^{2}-aX+{\frac {c}{4}}.} これらの根源は合理的かつ肯定的でなければならないため、これは次のことを意味する。 1 > 0 {\displaystyle a>0} そして 1 2 − c {\displaystyle a^{2}-c} は 有理数の二乗です。すると、定理に示されているように、二次方程式の解の公式によって解が得られます。
その他の巣立ちの方法:
形式のデネスト 1 + c = α r + β s {\displaystyle {\sqrt {a+{\sqrt {c}}}}=\alpha {\sqrt {r}}+\beta {\sqrt {s}}} 上記の形式に簡略化できます:設定 x = r α 2 {\displaystyle x=r\alpha ^{2}} そして y = s β 2 {\displaystyle y=s\beta ^{2}} 、 1 + c = ± x ± y 。 {\displaystyle {\sqrt {a+{\sqrt {c}}}}=\pm {\sqrt {x}}\pm {\sqrt {y}}.} 等式の左辺が正であるため、少なくとも1つの「 ± {\displaystyle \pm } 「は正でなければならず、必要に応じて交換すると上記の形式が得られます。」 x {\displaystyle x} そして y {\displaystyle y} .
もし 1 ± c ∈ Q ( c ) 、 {\textstyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}\in \mathbb {Q} ({\sqrt {c}}),} 有理数が存在する α {\displaystyle \alpha } そして β {\displaystyle \beta } そのため 1 ± c = α + β c = ± α 2 ± β 2 c 。 {\displaystyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}=\alpha +\beta {\sqrt {c}}=\pm {\sqrt {\alpha ^{2}}}\pm {\sqrt {\beta ^{2}c}}.} したがって、この定理は、要素が であるかどうかをテストするために適用されます。 Q ( c ) {\displaystyle \mathbb {Q} ({\sqrt {c}})} は の 平方根を持つQ ( c ) {\displaystyle \mathbb {Q} ({\sqrt {c}})} 、そして、もし存在するならば、それを計算します。
一般的なデネスト式は、1 ± c {\textstyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}} 分野の要素として K = Q ( r 1 、 … r k ) {\displaystyle K=\mathbb {Q} ({\sqrt {r_{1}}},\ldots {\sqrt {r_{k}}})} 、そこで r 1 、 … 、 r k {\displaystyle r_{1},\ldots ,r_{k}} は有理数である。 は有理数であると考えることができる 。 r 私 {\displaystyle r_{i}} は 異なる素数 であり、拡張すること で K {\displaystyle K} 分子または分母の因数として現れる素数の平方根と 、 r 私 {\displaystyle r_{i}} そして 元のものを削除する r 私 {\displaystyle {\sqrt {r_{i}}}} 、それらは新しい平方根の積と商として表すことができるからです。もし r 私 {\displaystyle r_{i}} は 異なる素数 であり、 K {\displaystyle K} は のガロア 拡張 であるQ {\displaystyle \mathbb {Q} } と共に ( Z / 2 Z ) k {\displaystyle (\mathbb {Z} /2\mathbb {Z} )^{k}} ガロア 群 として。このガロア群の要素は です。 k {\displaystyle k} 0と1のタプルであり、対応する自己同型は、 の符号を変更することです。r 私 {\displaystyle {\sqrt {r_{i}}}} そのような 私 {\displaystyle i} タプルの 番目 の要素は 1 です。
既に検討したケースを除く1 ± c ∈ Q ( c ) 、 {\textstyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}\in \mathbb {Q} ({\sqrt {c}}),} 分野 Q ( 1 ± c ) {\displaystyle \mathbb {Q} \left({\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}\right)} は の サブフィールドですK {\displaystyle K} 4 次の Q {\displaystyle \mathbb {Q} } 。したがって、それはのガロア拡張である。 Q {\displaystyle \mathbb {Q} } クライン 4群 をガロア群とする。このガロア群の自己同型写像は恒等写像、2つの対合写像である 。 σ 1 {\displaystyle \sigma _{1}} そして σ 2 {\displaystyle \sigma _{2}} それら の平方は恒等式であり、それらの積は σ 1 σ 2 {\displaystyle \sigma _{1}\sigma _{2}} 要素 Q ( 1 ± c ) {\displaystyle \mathbb {Q} \left({\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}\right)} 固定されて いる σ 1 {\displaystyle \sigma _{1}} の二次拡張 の場合 Q {\displaystyle \mathbb {Q} } 、したがって、その形式は Q ( x ) {\displaystyle \mathbb {Q} (x)} 、そこで x ∈ Q {\displaystyle x\in \mathbb {Q} } 同様 に、要素はbに固定されます。 σ 2 {\displaystyle \sigma _{2}} フィールドを生成 する Q ( y ) {\displaystyle \mathbb {Q} (y)} 、そして1つは Q ( 1 ± c ) = Q ( x 、 y ) {\displaystyle \mathbb {Q} \left({\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}\right)=\mathbb {Q} ({\sqrt {x}},{\sqrt {y}})} .
これは、脱ネストが可能な場合、脱ネストは最大で2つの基数で可能であることを示している。
すべての要素 についてQ ( x 、 y ) {\displaystyle \mathbb {Q} ({\sqrt {x}},{\sqrt {y}})} 、独自に書くことができる 1 ± c = α + β x + γ y + δ x y 、 {\displaystyle {\sqrt {a\pm {\sqrt {c}}}}=\alpha +\beta {\sqrt {x}}+\gamma {\sqrt {y}}+\delta {\sqrt {x}}{\sqrt {y}},} と共に α 、 β 、 γ 、 δ ∈ Q {\displaystyle \alpha ,\beta ,\gamma ,\delta \in \mathbb {Q} } 左要素の符号を変える自己同型が存在する。右要素のすべての非零項の符号も 変えなければならない。したがって、 α {\displaystyle \alpha } そして少なくとも1つは β 、 γ 、 δ {\displaystyle \beta ,\gamma ,\delta } は ゼロでなければならない。実際、もし であれば β ≠ 0 {\displaystyle \beta \neq 0} そして γ ≠ 0 {\displaystyle \gamma \neq 0} 、必ず持っていなければならない δ = 0 {\displaystyle \delta =0} なぜなら 、最初の 2 つの基数の符号が変わるということは、それらの積の符号は変わらないことを意味するからです。
そこで、設定する z = x y {\displaystyle z=xy} 、そして必要に応じて変数を並べ替えたり名前を変更したりすると、すでに検討した2つの平方根の和または差へのデネストに帰着します。
ラマヌジャンのいくつかの恒等式 シュリニヴァーサ・ラマヌジャンは 、入れ子になった根号を含む興味深い恒等式をいくつか示しました。その中には次のものがあります。[ 3 ]
3 + 2 5 4 3 − 2 5 4 4 = 5 4 + 1 5 4 − 1 = 1 2 ( 3 + 5 4 + 5 + 125 4 ) 、 {\displaystyle {\sqrt[{4}]{\frac {3+2{\sqrt[{4}]{5}}}{3-2{\sqrt[{4}]{5}}}}}={\frac {{\sqrt[{4}]{5}}+1}{{\sqrt[{4}]{5}}-1}}={\tfrac {1}{2}}\left(3+{\sqrt[{4}]{5}}+{\sqrt {5}}+{\sqrt[{4}]{125}}\right),}
28 3 − 27 3 = 1 3 ( 98 3 − 28 3 − 1 ) 、 {\displaystyle {\sqrt {{\sqrt[{3}]{28}}-{\sqrt[{3}]{27}}}}={\tfrac {1}{3}}\left({\sqrt[{3}]{98}}-{\sqrt[{3}]{28}}-1\right),}
32 5 5 − 27 5 5 3 = 1 25 5 + 3 25 5 − 9 25 5 、 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{{\sqrt[{5}]{\frac {32}{5}}}-{\sqrt[{5}]{\frac {27}{5}}}}}={\sqrt[{5}]{\frac {1}{25}}}+{\sqrt[{5}]{\frac {3}{25}}}-{\sqrt[{5}]{\frac {9}{25}}},}
そして
2 3 − 1 3 = 1 9 3 − 2 9 3 + 4 9 3 。 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{\ {\sqrt[{3}]{2}}\ -1}}={\sqrt[{3}]{\frac {1}{9}}}-{\sqrt[{3}]{\frac {2}{9}}}+{\sqrt[{3}]{\frac {4}{9}}}.\quad } [ 4 ]
三角法では 三角法 では、多くの角度の正弦と余弦は 入れ子になった根号で表すことができます。たとえば、 罪 π 60 = 罪 3 ∘ = 1 16 [ 2 ( 1 − 3 ) 5 + 5 + 2 ( 5 − 1 ) ( 3 + 1 ) ] {\displaystyle \sin {\frac {\pi }{60}}=\sin 3^{\circ }={\frac {1}{16}}\left[2(1-{\sqrt {3}}){\sqrt {5+{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {2}}({\sqrt {5}}-1)({\sqrt {3}}+1)\right]}
そして 罪 π 24 = 罪 7.5 ∘ = 1 2 2 − 2 + 3 = 1 2 2 − 1 + 3 2 。 {\displaystyle \sin {\frac {\pi }{24}}=\sin 7.5^{\circ }={\frac {1}{2}}{\sqrt {2-{\sqrt {2+{\sqrt {3}}}}}}={\frac {1}{2}}{\sqrt {2-{\frac {1+{\sqrt {3}}}{\sqrt {2}}}}}.} 最後の等式は、 § 2 つの入れ子になった平方根 の結果から直接導かれます。
3次方程式の解において 入れ子になった根号は、三次方程式 の代数解 に現れます。任意の三次方程式は、二次項を含まない簡略化された形で次のように書くことができます。
x 3 + p x + q = 0 、 {\displaystyle x^{3}+px+q=0,}
その根の1つに対する一般解は x = − q 2 + q 2 4 + p 3 27 3 + − q 2 − q 2 4 + p 3 27 3 。 {\displaystyle x={\sqrt[{3}]{-{q \over 2}+{\sqrt {{q^{2} \over 4}+{p^{3} \over 27}}}}}+{\sqrt[{3}]{-{q \over 2}-{\sqrt {{q^{2} \over 4}+{p^{3} \over 27}}}}}.}
3次方程式が実根を1つだけ持つ場合、実根は、立方根の被開根が実数で、立方根が実数の立方根 である式で与えられます。実根が3つある場合、平方根の式は虚数になります。ここ で、任意の実根は、最初の立方根を複素被開根の特定の複素立方根と定義し、2番目の立方根を最初の立方根の複素共役 と定義することによって表されます。この解の入れ子になった根号は、3次方程式が少なくとも1つの有 理解を持たない限り、一般には簡略化できません。実際、3次方程式が3つの無理数だが実数の解を持つ場合、既約ケースとなり、 3つの実数解はすべて複素数の立方根で表されます。一方、次の式を考えてみましょう。
x 3 − 7 x + 6 = 0 、 {\displaystyle x^{3}-7x+6=0,}
有理数解は 1、2、および −3 である。上記の一般解式は解を与える。 x = − 3 + 10 私 3 9 3 + − 3 − 10 私 3 9 3 。 {\displaystyle x={\sqrt[{3}]{-3+{\frac {10i{\sqrt {3}}}{9}}}}+{\sqrt[{3}]{-3-{\frac {10i{\sqrt {3}}}{9}}}}.}
任意の立方根とその共役に対して、これは複素数を含む入れ子状の根号を含みますが、(一見そうは見えませんが)1、2、または-3のいずれかの解に還元できます。
無限にネストされた根号
平方根 特定の条件下では、無限にネストされた平方根など x = 2 + 2 + 2 + 2 + ⋯ {\displaystyle x={\sqrt {2+{\sqrt {2+{\sqrt {2+{\sqrt {2+\cdots }}}}}}}}}
有理数を表す。この有理数は、x が 根号の中にも現れることに気づけば、次の式が得られる。
x = 2 + x 。 {\displaystyle x={\sqrt {2+x}}.}
この方程式を解くと、x = 2 となります(正の平方根を意味するという慣例では、2 番目の解x = −1は適用されません)。このアプローチは、一般にn > 0 の場合、次の ことを示すためにも使用できます。n + n + n + n + ⋯ = 1 2 ( 1 + 1 + 4 n ) {\displaystyle {\sqrt {n+{\sqrt {n+{\sqrt {n+{\sqrt {n+\cdots }}}}}}}}={\tfrac {1}{2}}\left(1+{\sqrt {1+4n}}\right)}
そして、これは方程式x 2 − x − n = 0 の正の根です。n = 1 の場合、この根は黄金比 φであり、約 1.618 に等しくなります。 n > 0 の場合、 同じ手順で次の値も得られます。n − n − n − n − ⋯ = 1 2 ( − 1 + 1 + 4 n ) 、 {\displaystyle {\sqrt {n-{\sqrt {n-{\sqrt {n-{\sqrt {n-\cdots }}}}}}}}={\tfrac {1}{2}}\left(-1+{\sqrt {1+4n}}\right),} これは方程式x 2 + x − n = 0 の正の根です。
入れ子になった2の平方根 入れ子になった 2 の平方根は、無限にネストされた根号の広いクラスの特殊なケースです。これらを正弦と余弦に結びつける既知の結果が多数あります。たとえば、入れ子になった 2 の平方根は [ 7 ] のようになります。R ( b k 、 … 、 b 1 ) = b k 2 2 + b k − 1 2 + b k − 2 2 + ⋯ + b 2 2 + x {\displaystyle R(b_{k},\ldots ,b_{1})={\frac {b_{k}}{2}}{\sqrt {2+b_{k-1}{\sqrt {2+b_{k-2}{\sqrt {2+\cdots +b_{2}{\sqrt {2+x}}}}}}}}}
どこx = 2 罪 ( π b 1 / 4 ) {\displaystyle x=2\sin(\pi b_{1}/4)} とb 1 {\displaystyle b_{1}} [−2,2] およびb 私 ∈ { − 1 、 0 、 1 } {\displaystyle b_{i}\in \{-1,0,1\}} のために私 ≠ 1 {\displaystyle i\neq 1} 、は、R ( b k 、 … 、 b 1 ) = コス θ {\displaystyle R(b_{k},\ldots ,b_{1})=\cos \theta } のために θ = ( 1 2 − b k 4 − b k b k − 1 8 − b k b k − 1 b k − 2 16 − ⋯ − b k b k − 1 ⋯ b 1 2 k + 1 ) π 。 {\displaystyle \theta =\left({\frac {1}{2}}-{\frac {b_{k}}{4}}-{\frac {b_{k}b_{k-1}}{8}}-{\frac {b_{k}b_{k-1}b_{k-2}}{16}}-\cdots -{\frac {b_{k}b_{k-1}\cdots b_{1}}{2^{k+1}}}\right)\pi .}
この結果により、任意のx ∈ [ − 2 、 2 ] {\displaystyle x\in [-2,2]} k 個の入れ子になった根号からなる次の無限入れ子根号の値 R k ( x ) = 2 + 2 + ⋯ + 2 + x 。 {\displaystyle R_{k}(x)={\sqrt {2+{\sqrt {2+\cdots +{\sqrt {2+x}}}}}}.}
もしx ≥ 2 {\displaystyle x\geq 2} 、それから[ 8 ] R k ( x ) = 2 + 2 + ⋯ + 2 + x = ( x + x 2 − 4 2 ) 1 / 2 k + ( x + x 2 − 4 2 ) − 1 / 2 k {\displaystyle {\begin{aligned}R_{k}(x)&={\sqrt {2+{\sqrt {2+\cdots +{\sqrt {2+x}}}}}}\\&=\left({\frac {x+{\sqrt {x^{2}-4}}}{2}}\right)^{1/2^{k}}+\left({\frac {x+{\sqrt {x^{2}-4}}}{2}}\right)^{-1/2^{k}}\end{aligned}}}
これらの結果を使用して、いくつかの入れ子になった平方根表現を取得できます。π {\displaystyle \pi } 用語を考えてみましょうR ( b k 、 … 、 b 1 ) {\displaystyle R\left(b_{k},\ldots ,b_{1}\right)} 上記で定義した。すると[ 7 ] π = リム k → ∞ [ 2 k + 1 2 − b 1 R ( 1 、 − 1 、 1 、 1 、 … 、 1 、 1 、 b 1 ⏟ k 条項 ) ] {\displaystyle \pi =\lim _{k\rightarrow \infty }\left[{\frac {2^{k+1}}{2-b_{1}}}R(\underbrace {1,-1,1,1,\ldots ,1,1,b_{1}} _{k{\text{ terms }}})\right]}
どこb 1 ≠ 2 {\displaystyle b_{1}\neq 2} 。
ラマヌジャンの無限根号ラマヌジャンは インド数学会誌 に次のような問題を提起した。
? = 1 + 2 1 + 3 1 + ⋯ 。 {\displaystyle ?={\sqrt {1+2{\sqrt {1+3{\sqrt {1+\cdots }}}}}}.}
これは、より一般的な定式化に注目することで解決できる。 ? = 1 x + ( n + 1 ) 2 + x 1 ( x + n ) + ( n + 1 ) 2 + ( x + n ) ⋯ 。 {\displaystyle ?={\sqrt {ax+(n+a)^{2}+x{\sqrt {a(x+n)+(n+a)^{2}+(x+n){\sqrt {\mathrm {\cdots } }}}}}}.}
これをF ( x ) に設定し、両辺を二乗すると、 F ( x ) 2 = 1 x + ( n + 1 ) 2 + x 1 ( x + n ) + ( n + 1 ) 2 + ( x + n ) ⋯ 、 {\displaystyle F(x)^{2}=ax+(n+a)^{2}+x{\sqrt {a(x+n)+(n+a)^{2}+(x+n){\sqrt {\mathrm {\cdots } }}}},}
これは以下のように簡略化できます F ( x ) 2 = 1 x + ( n + 1 ) 2 + x F ( x + n ) 。 {\displaystyle F(x)^{2}=ax+(n+a)^{2}+xF(x+n).}
次のように証明できる。
F ( x ) = x + n + 1 {\displaystyle F(x)={x+n+a}}
の式を満たすF ( x ) {\displaystyle F(x)} なので、これが真の解であると期待できます。完全な証明には、これが実際に方程式の解であることを示す必要があります。F ( x ) {\displaystyle F(x)} 。
そこで、a = 0 、n = 1 、x = 2 とすると、次のようになります。 3 = 1 + 2 1 + 3 1 + ⋯ 。 {\displaystyle 3={\sqrt {1+2{\sqrt {1+3{\sqrt {1+\cdots }}}}}}.} ラマヌジャンは、失われたノート の中で、次のような無限根号の入れ子構造について述べている。 5 + 5 + 5 − 5 + 5 + 5 + 5 − ⋯ = 2 + 5 + 15 − 6 5 2 。 {\displaystyle {\sqrt {5+{\sqrt {5+{\sqrt {5-{\sqrt {5+{\sqrt {5+{\sqrt {5+{\sqrt {5-\cdots }}}}}}}}}}}}}}={\frac {2+{\sqrt {5}}+{\sqrt {15-6{\sqrt {5}}}}}{2}}.} 記号の繰り返しパターンは( + 、 + 、 − 、 + ) 。 {\displaystyle (+,+,-,+).}
ヴィエトのπの式 円周と直径の比である π のヴィエトの公式は次のとおりです。 2 π = 2 2 ⋅ 2 + 2 2 ⋅ 2 + 2 + 2 2 ⋯ 。 {\displaystyle {\frac {2}{\pi }}={\frac {\sqrt {2}}{2}}\cdot {\frac {\sqrt {2+{\sqrt {2}}}}{2}}\cdot {\frac {\sqrt {2+{\sqrt {2+{\sqrt {2}}}}}}{2}}\cdots .}
立方根 場合によっては、無限にネストされた立方根など x = 6 + 6 + 6 + 6 + ⋯ 3 3 3 3 {\displaystyle x={\sqrt[{3}]{6+{\sqrt[{3}]{6+{\sqrt[{3}]{6+{\sqrt[{3}]{6+\cdots }}}}}}}}} 有理数も表現できます。ここでも、式全体がそれ自身の中に現れることに気づけば、次の式が得られます。 x = 6 + x 3 。 {\displaystyle x={\sqrt[{3}]{6+x}}.}
この方程式を解くと、x = 2 となります。より一般的には、 n + n + n + n + ⋯ 3 3 3 3 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{n+{\sqrt[{3}]{n+{\sqrt[{3}]{n+{\sqrt[{3}]{n+\cdots }}}}}}}}} は、すべての n > 0 に対して 方程式x 3 − x − n = 0 の正の実根です。n = 1 の場合、この根は塑性比 ρ であり、約 1.3247 に等しくなります。
同じ手順で取得することもできます
n − n − n − n − ⋯ 3 3 3 3 {\displaystyle {\sqrt[{3}]{n-{\sqrt[{3}]{n-{\sqrt[{3}]{n-{\sqrt[{3}]{n-\cdots }}}}}}}}}
すべてのn > 1 に対して、方程式x 3 + x − n = 0 の実根として。
参考文献 ↑ Scheinerman, Edward R. (2000), "When close enough is close enough", American Mathematical Monthly , 107 (6): 489–499 , doi : 10.2307/2589344 , JSTOR 2589344 , MR 1766736 ↑ オイラー、レオンハルト (2012). 代数学の基礎 . Springer Science & Business Media. 第 1 部、第 IV 節、第 VIII 章. ↑ ランダウ、スーザン (1993年7月16日) 「『ジッペル巣立ち』に関する覚書」 " . CiteSeerX 10.1.1.35.5512 . 2023年 8月23日 取得. ↑ Berndt, Bruce; Chan, Heng; Zhang, Liang-Cheng (1998). "Ramanujan の著作における根号と単位" (PDF) . Acta Arithmetica . 87 (2): 145– 158. doi : 10.4064/aa-87-2-145-158 . ↑ Landau, Susan (1992). "Simplification of Nested Radicals". 30th Annual Symposium on Foundations of Computer Science . Vol. 21. SIAM . pp. 85– 110. CiteSeerX 10.1.1.34.2003 . doi :10.1109/SFCS.1989.63496. ISBN 978-0-8186-1982-3 . S2CID 29982884.↑ Gkioulekas, Eleftherios (2017-08-18). "On the denesting of nested square roots" . International Journal of Mathematical Education in Science and Technology . 48 (6): 942– 953. Bibcode :2017IJMES..48..942G. doi :10.1080/0020739X.2017.1290831. ISSN 0020-739X. S2CID 9737528. 1 2 Servi, L. D. (April 2003). "Nested Square Roots of 2" . The American Mathematical Monthly . 110 (4): 326– 330. doi :10.1080/00029890.2003.11919968. ISSN 0002-9890. S2CID 38100940. ↑ Nyblom, M. A. (November 2005). "More Nested Square Roots of 2" . The American Mathematical Monthly . 112 (9): 822– 825. doi :10.1080/00029890.2005.11920256. ISSN 0002-9890. S2CID 11206345. ↑ Herschfeld, Aaron (1935). "On Infinite Radicals". The American Mathematical Monthly . 42 (7): 419– 429. doi :10.2307/2301294. ISSN 0002-9890. JSTOR 2301294.