Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
Математика не для всех

Уникальное уравнение Маркова, показывающее удивительную взаимосвязь в мире чисел

Приветствую Вас, уважаемые Читатели! Русский математик Андрей Андреевич Марков без сомнения известен всем любителям математики, как создатель т.н. "цепей Маркова" - последовательности случайных событий, где вероятность наступления каждого события зависит только от состояния, достигнутого в предыдущем событии. Однако сегодня мы поговорим о его менее известном открытии, связанном с исследованием решений следующего диофантова уравнения: Чем же примечательно это уравнение, что даже получило собственное имя? Например, если заменить "3" на 2 или любое большее число, уравнение вообще не будет иметь натуральных решений: Однако решений уравнения Маркова - бесконечное количество, и все они получаются по очень простой формуле. В её основе лежит первое приходящее на ум тривиальное решение: Марков показал, что все положительные решения уравнения порождаются именно из этой тройки следующим образом: Получили три похожих друг на друга решений. Теперь можем по аналогии посчитать следующие решения, исп

Приветствую Вас, уважаемые Читатели! Русский математик Андрей Андреевич Марков без сомнения известен всем любителям математики, как создатель т.н. "цепей Маркова" - последовательности случайных событий, где вероятность наступления каждого события зависит только от состояния, достигнутого в предыдущем событии.

Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/AAMarkov.jpg
Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/AAMarkov.jpg

Однако сегодня мы поговорим о его менее известном открытии, связанном с исследованием решений следующего диофантова уравнения:

p,q,r - натуральные числа
p,q,r - натуральные числа
Чем же примечательно это уравнение, что даже получило собственное имя?

Например, если заменить "3" на 2 или любое большее число, уравнение вообще не будет иметь натуральных решений:

-3

Однако решений уравнения Маркова - бесконечное количество, и все они получаются по очень простой формуле. В её основе лежит первое приходящее на ум тривиальное решение:

-4

Марков показал, что все положительные решения уравнения порождаются именно из этой тройки следующим образом:

-5

Получили три похожих друг на друга решений. Теперь можем по аналогии посчитать следующие решения, используя одну из полученных троек, как порождающую:

-6

Если упорядочить все p, при которых у этого уравнения имеются натуральные решения, получим числа Маркова:

-7

Удивительно, но эти числа находятся в прямой зависимости от чисел, возникающих в теории приближения иррациональных чисел рациональными дробями.

-8

Это утверждение означает, что всякое иррациональное число α можно приблизить рациональной дробью p/q с требуемой точностью, которая зависит только от знаменателя q:

-9

Например, вычисления выше говорят нам о том, что при фиксированном знаменателе q, наилучшее приближение числа π - это дробь 31/10. А что будет если взять другие значения q? Оказывается, прямой зависимости нет:

-10

Т.е. наметившееся уменьшение погрешности в дребезги разбивается, например, на q=125, где наилучшее приближение хуже, чем при меньших значениях знаменателя. Напрашивается вывод, что не все q подходят для того, что наилучшим образом приближать иррациональные числа, да и вообще в правой части может быть не такое простое выражение.

Адольф Гурвич Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d1/Adolf_Hurwitz.jpg/535px-Adolf_Hurwitz.jpg
Адольф Гурвич Источник: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d1/Adolf_Hurwitz.jpg/535px-Adolf_Hurwitz.jpg

Немецкий математик Адольф Гурвиц показал, что некоторые иррациональные числа (на самом деле их бесконечное количество) можно приближать точнее и точнее, если использовать в качестве дроби справа следующие выражения:

-12

В 1921 году математик Оскар Перрон нашел ключ, который наконец связал числа Маркова с коэффициентами наилучшего приближения иррациональных чисел:

-13

Как видите в мире чисел, как и в мире людей присутствуют просто замечательные, скрытые от невооруженного глаза, зависимости. Этим и прекрасна математика! Спасибо за внимание!

  • TELEGRAM и Вконтакте- там я публикую не только интересные статьи, но и математический юмор и многое другое.