Akademisyenler öncülüğünde matematik/fizik/bilgisayar bilimleri soru cevap platformu
2 beğenilme 0 beğenilmeme
861 kez görüntülendi
Soruda bahsedilen adımlar durmadan uygulanırsa bu şekiller bir noktaya mı yakınsar, yoksa bir çembere mi yakınsar?

Yani, bu çemberlerin merkezini merkez kabul eden öyle bir açık top var mıdır ki bu topun içinde bu şekillerden hiçbiri olmasın?
bir cevap ile ilgili: Oldukça sert ve çetin bir soru
Lisans Matematik kategorisinde (103 puan) tarafından  | 861 kez görüntülendi
Acaba soruda verilen yapida her adimda cizdigim dairenin alanina $a_n$ desem, $\{a_n\}_{n \in \mathbb{N}}$ dizisinin limitinin sifir oldugunu gostersem yeter mi ?
Bence yeter.

1 cevap

0 beğenilme 0 beğenilmeme
Kenar uzunluğu $s$ olan düzgün bir $n$-gen alalım. Bu $n$-geni sarmalayan çemberin yarıçapı

$$R = \frac{s}{2\sin\!\left(\frac{\pi}{n}\right)}$$

içine sığan çemberin yarıçapı ise

$$r = \frac{s}{2\tan\!\left(\frac{\pi}{n}\right)}$$

Bu ikisinin oranı

$$q_n = \frac{r}{R} = \cos\!\left(\frac{\pi}{n}\right)$$

Şimdi şu iç içe geçmiş yapıyı düşünelim: $R_0$ yarıçaplı bir çemberle başlıyoruz, içine düzgün $3$-gen çiziyoruz, sonra ona sığan çemberi, sonra düzgün $4$-gen, sonra ona sığan çember... Yarıçap dizisi

$$\rho_3 = R_0, \qquad \rho_{n} = \rho_{n-1} \cdot \cos\!\left(\frac{\pi}{n}\right)$$

buradan

$$\rho_n = R_0 \cdot \prod_{k=3}^{n} \cos\!\left(\frac{\pi}{k}\right)$$

$\rho_\infty$'un sıfıra gidip gitmediğini anlamak için çarpımı toplamaya çeviririz:

$$\log \rho_\infty = \log R_0 + \sum_{k=3}^{\infty} \log \cos\!\left(\frac{\pi}{k}\right)$$

 

$k \geq 3$ için $0 < \cos(\pi/k) < 1$,

Dolayısıyla her terim $\log\cos(\pi/k) < 0$.

 

Toplam ya sonlu negatif bir $L$'ye yakınsar ya da $-\infty$'a ıraksar.

Birinci durumda $\rho_\infty = R_0 e^L > 0$,

ikincisinde ise $\rho_\infty = R_0 e^{-\infty} = 0$.

 

Hangisi olduğunu görmek için el sallayarak taylor acalim biraz

$$\cos x \approx 1 - \frac{x^2}{2}$$

$$\log(1-u) \approx -u \quad (u \to 0)$$

$$\log \cos x \approx \log\!\left(1 - \frac{x^2}{2}\right) \approx -\frac{x^2}{2}$$

 

$x = \pi/k$ koyarsak

$$-\log \cos\frac{\pi}{k} \approx \frac{\pi^2}{2k^2}$$

 

$\sum 1/k^2$ yakınsadığından ($= \pi^2/6$) bu toplam da yakınsar.

 

Yani bu iç içe çember-çokgen yapısı bir noktaya büzülmez; pozitif yarıçaplı bir limite yaklaşıyor.
önce (857 puan) tarafından 
önce tarafından düzenlendi
20,354 soru
21,907 cevap
73,655 yorum
3,716,597 kullanıcı