Expressions of
the form
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 lim_(k->infty)x_0+sqrt(x_1+sqrt(x_2+sqrt(...+x_k)))](http://image92.360doc.com/DownloadImg/2015/12/2319/63429581_12.gif) |
(1)
|
are called nested radicals. Herschfeld (1935) proved that a nested
radical of real nonnegative terms converges
iff
is bounded.
He also extended this result to arbitrary
powers (which include continued
square roots andcontinued fractions as well), a result is known as
Herschfeld's convergence theorem.
Nested radicals appear in the computation
of pi,
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 2/pi=sqrt(1/2)sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2))sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2+1/2sqrt(1/2)))...](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(2)
|
(Vieta 1593; Wells 1986, p. 50; Beckmann 1989,
p. 95),
in trigonometrical values of
cosine and sine for argumentsof the
form
, e.g.,
Nest radicals also appear in the computation of the
golden ratio
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 phi=sqrt(1+sqrt(1+sqrt(1+sqrt(1+...))))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(7)
|
and plastic constant
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 P=RadicalBox[{1, +, RadicalBox[{1, +, RadicalBox[{1, +, ...}, 3]}, 3]}, 3].](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(8)
|
Both of these are special cases of
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=RadicalBox[{a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n],](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(9)
|
which can be exponentiated to give
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x^n=a+RadicalBox[{a, +, RadicalBox[{a, +, ...}, n]}, n],](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(10)
|
so solutions are
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x^n=a+x.](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(11)
|
The silver constant is related
to the nested radical expression
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 RadicalBox[{7, +, 7, RadicalBox[{7, +, ...}, 3]}, 3].](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(12)
|
There are a number of general formula for nested radicals (Wong and
McGuffin). For example,
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=RadicalBox[{{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{(, {1, -, q}, )}, {x, ^, n}, +, q, {x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n]](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(13)
|
which gives as special cases
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 (b+sqrt(b^2+4a))/2=sqrt(a+bsqrt(a+bsqrt(a+bsqrt(...))))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(14)
|
(
,
,
),
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[{{x, ^, {(, {n, -, 1}, )}}, RadicalBox[..., n]}, n]}, n]}, n]](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(15)
|
(
), and
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=sqrt(xsqrt(xsqrt(xsqrt(xsqrt(...)))))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(16)
|
(
). Equation (13) also gives rise to
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 q^((n^k-1)/(n-1))x^(n^j)=RadicalBox[{{q, ^, {(, {{(, {{n, ^, {(, {k, +, 1}, )}}, -, n}, )}, /, {(, {n, -, 1}, )}}, )}}, {(, {1, -, q}, )}, {x, ^, {(, {n, ^, {(, {j, +, 1}, )}}, )}}, +, ...}, n] ...+RadicalBox[{{q, ^, {(, {{(, {{n, ^, {(, {k, +, 2}, )}}, -, n}, )}, /, {(, {n, -, 1}, )}}, )}}, {(, {1, -, q}, )}, {x, ^, {(, {n, ^, {(, {j, +, 2}, )}}, )}}, +, RadicalBox[..., n]}, n]^_,](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(17)
|
which gives the special case for
,
,
, and
,
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 sqrt(2)=sqrt(2/(2^(2^0))+sqrt(2/(2^(2^1))+sqrt(2/(2^(2^2))+sqrt(2/(2^(2^3))+sqrt(2/(2^(2^4))+...))))).](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(18)
|
Equation (◇) can be generalized to
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x^(1/(n-1))=RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, n]}, n]}, n]](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(19)
|
for integers
, which follows from
In particular, taking
gives
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 sqrt(x)=RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 3]}, 3]}, 3].](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(25)
|
(J. R. Fielding, pers. comm.,
Oct. 8, 2002).
Ramanujan discovered
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x+n+a=sqrt(ax+(n+a)^2+xsqrt(a(x+n)+(n+a)^2+...)) ...+(x+n)sqrt(a(x+2n)+(n+a)^2+(x+2n)sqrt(...))^_^_,](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(26)
|
which gives the special cases
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x+1=sqrt(1+xsqrt(1+(x+1)sqrt(1+(x+2)sqrt(1+...))))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(27)
|
for
,
(Ramanujan 1911;
Ramanujan 2000, p. 323; Pickover 2002,
p. 310), and
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 3=sqrt(1+2sqrt(1+3sqrt(1+4sqrt(1+5sqrt(...)))))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(28)
|
for
,
, and
. The justification of this process both
in general and in the particular example
of
, where
is
Somos's quadratic recurrence constant in given by
Vijayaraghavan (in Ramanujan 2000, p. 348).
For a nested radical of the form
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=sqrt(n+sqrt(n+sqrt(n+...)))](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(29)
|
to be equal a given real
number
, it
must be true that
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=sqrt(n+sqrt(n+sqrt(n+...)))=sqrt(n+x),](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(30)
|
so
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x^2=n+x](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(31)
|
and
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x=1/2(1+sqrt(4n+1)).](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(32)
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An amusing nested radical follows rewriting the series for
e
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 e=1+1/(1!)+1/(2!)+1/(3!)+...](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(33)
|
as
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 e=1+1+1/2(1+1/3(1+1/4(1+1/5(1+...)))),](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(34)
|
so
![[转载]《数学通报》2014年1月号问题2162及其证明 x^(e-2)=sqrt(xRadicalBox[{x, RadicalBox[{x, RadicalBox[{x, ...}, 5]}, 4]}, 3])](http://pubimage.360doc.com/wz/default.gif) |
(35)
|
(J. R. Fielding, pers. comm., May
15, 2002).