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外切多邊形


PolygonCircumscribing

外切一個三角形於一個,另一個繞著這個三角形,一個正方形在這個之外,另一個在這個正方形之外,等等。一個n-邊形的外接圓半徑內切圓半徑之間的關係為

 r=Rcos(pi/n),
(1)

因此,無限巢狀的外切多邊形和圓具有

K=(r_(final circle))/(r_(initial circle))
(2)
=sec(pi/3)sec(pi/4)sec(pi/5)...
(3)
=product_(n=3)^(infty)sec(pi/n).
(4)

Kasner 和 Newman (1989) 以及 Haber (1964) 聲稱 K=12,但這不正確,實際答案是

 K=8.700036625...
(5)

(OEIS A051762)。

透過寫作

 K=exp[sum_(n=3)^inftylnsec(pi/n)],
(6)

可以展開關於無窮大的級數,改變求和順序,符號化地進行 n 求和,並獲得快速收斂的級數

 K=exp{sum_(k=1)^infty((4^k-1)zeta(2k)[4^k(zeta(2k)-1)-1])/(4^kk)},
(7)

其中 zeta(s)黎曼 zeta 函式

Bouwkamp (1965) 給出了以下常數的無窮乘積公式:

K=pi/2{product_(m=1)^(infty)product_(n=1)^(infty)[1-1/(m^2(n+1/2)^2)]}^(-1)
(8)
=1/2piproduct_(n=1)^(infty)[sinc((2pi)/(2n+1))]^(-1)
(9)
=6exp{sum_(k=1)^(infty)([lambda(2k)-1]2^(2k)[zeta(2k)-1-2^(-2k)])/k},
(10)

其中 sinc(x)sinc 函式(參見 Prudnikov et al. 1986, p. 757),zeta(x)黎曼 zeta 函式lambda(x)=(1-2^(-x))zeta(x)狄利克雷 lambda 函式。Bouwkamp (1965) 也給出了具有加速收斂的公式

 K=1/(12)sqrt(6)pi^4(1-1/2pi^2+1/(24)pi^4)(1-1/8pi^2+1/(384)pi^4)csc((pi^2)/(sqrt(6+2sqrt(3))))csc((pi^2)/(sqrt(6-2sqrt(3))))B,
(11)

其中

 B=product_(n=3)^infty(1-(pi^2)/(2n^2)+(pi^4)/(24n^4))sec(pi/n)
(12)

(引自 Pickover 1995)。


另請參閱

無窮乘積, 巢狀多邊形, 內接多邊形, 漩渦

使用 探索

參考文獻

Bouwkamp, C. "An Infinite Product." Indag. Math. 27, 40-46, 1965年。Chatterji, M. "Product[Cos[Pi/n], n,3,infinity]." http://www.worldwideschool.org/library/books/sci/math/MiscellaneousMathematicalConstants/chap102.htmlFinch, S. R. "Kepler-Bouwkamp Constant." §6.3 in Mathematical Constants. 英國劍橋:劍橋大學出版社,pp. 428-429, 2003年。Haber, H. "Das Mathematische Kabinett." Bild der Wissenschaft 2, 73, 1964年4月。Hamming, R. W. Numerical Methods for Scientists and Engineers, 2nd ed. 紐約: Dover, pp. 193-194, 1986年。Kasner, E. and Newman, J. R. Mathematics and the Imagination. 華盛頓州雷德蒙德: Microsoft Press, pp. 311-312, 1989年。Pappas, T. "Infinity & Limits." The Joy of Mathematics. 加利福尼亞州聖卡洛斯: Wide World Publ./Tetra, p. 180, 1989年。Pickover, C. A. "Infinitely Exploding Circles." Ch. 18 in Keys to Infinity. 紐約: W. H. Freeman, pp. 147-151, 1995年。Pinkham, R. S. "Mathematics and Modern Technology." Amer. Math. Monthly 103, 539-545, 1996年。Prudnikov, A. P.; Brychkov, Yu. A.; and Marichev, O. I. Integrals and Series, Vol. 1: Elementary Functions. 紐約: Gordon & Breach, 1986年。Sloane, N. J. A. 序列 A051762 在 "整數序列線上百科全書" 中。

在 中被引用

外切多邊形

請引用為

Weisstein, Eric W. "Polygon Circumscribing." 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/PolygonCircumscribing.html

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