Costante di Gel'fond

Costante di Gel'fond
Simbolo	$e^{\pi }$
Valore	23,1406926327792690057290... (sequenza A039661 dell'OEIS)
Origine del nome	Aleksandr Osipovič Gel'fond
Frazione continua	[23; 7, 9, 3, 1, 1, 591, 2, 9, 1, ...] (sequenza A058287 dell'OEIS)
Insieme	numeri trascendenti
Costanti correlate	Pi greco, e

La costante di Gel'fond è un numero trascendente il cui valore è e elevato alla π,

$e^{\pi }=23,1406926327...$

Prende il nome dal matematico Aleksandr Osipovič Gel'fond, che nel 1934 ne provò la trascendenza come conseguenza del suo teorema di Gel'fond.

Il suo sviluppo in frazione continua è

$[23,7,9,3,1,1,591,2,9,1,2,34,1,16,1,30,1,1,4,1,2,108,\cdots ].$

Dimostrazione della trascendenza

Dalla formula di Eulero si può ricavare che:

$e^{i{\frac {\pi }{2}}}=i.$

Elevando entrambi i membri alla i, avremo, ricordando che $i^{2}=-1$:

$i^{i}=e^{-{\frac {\pi }{2}}},$

cioè

$e^{\pi }={\frac {1}{i^{2i}}}=i^{-2i};$

i e -2i sono entrambi numeri algebrici non razionali, e quindi per il teorema di Gel'fond $e^{\pi }$ non può essere algebrico.

Calcolo

Il valore della costante di Gel'fond può essere calcolato rapidamente usando la seguente sequenza:

$k_{0}={\frac {1}{\sqrt {2}}}={\frac {\sqrt {2}}{2}},$

$k_{n}={\frac {1-{\sqrt {1-k_{n-1}^{2}}}}{1+{\sqrt {1-k_{n-1}^{2}}}}}.$

L'espressione

$(4/k_{n})^{2^{1-n}}$

converge allora rapidamente ad $e^{\pi }$

Proprietà geometriche

Il volume di una sfera di dimensione n (un'ipersfera) è dato da

$V_{n}={\frac {\pi ^{\frac {n}{2}}R^{n}}{\Gamma ({\frac {n}{2}}+1)}},$

dove $\Gamma$ è la funzione gamma. Di conseguenza, se si considerano solo le ipersfere di raggio unitario e dimensione pari, si ha che:

$V_{2n}={\frac {\pi ^{n}}{n!}},$

ricordando che $\Gamma (n+1)=n!$ per n intero. Di conseguenza, sommando questi valori, si ha

$\sum _{n=0}^{\infty }V_{2n}=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {\pi ^{n}}{n!}}=e^{\pi },$

perché il secondo membro è lo sviluppo in serie di Taylor dell'esponenziale.

Collegamenti esterni

• (EN) Eric W. Weisstein, Costante di Gel'fond, su MathWorld, Wolfram Research.