Математические часы: 4 - функция Эйлера

Для числа 4, как и для числа 2 на математических часах также используется формула, связанная с Эйлером.

$4 = \phi(10)$

4 - Функция Эйлера
Фунция Эйлера, обозначающаяся греческой буквой фи, для некоторого натурального числа n равна количеству натуральных чисел, меньших n и взаимно простых с n (т.е. не имеющих с n других общих делителей, кроме единицы). При этом принимается, что $\phi(1) = 1$.

Для числа 10 есть 4 числа, меньших его, которые не имеют с числом 10 других общих делителей, кроме единицы. Это 1, 3, 7 и 9. Поэтому $\phi(10) = 4$

Интересным свойством функции $\phi(n)$ является её мультипликативность. $\phi(mn) = \phi(m)\phi(n)$

Для простых чисел $\phi(p) = p-1$, для составных $\phi(n) < n-1$. Оказывается, для любого числа r в интервале [0;1] можно подобрать такое n, чтобы приблизить это r с любо точностью дробью $\frac{\phi(n)}{n}$

Математические часы: 3 - целая часть интеграла.

На математических часах я сначала тройку хотел обозначить как целую часть от пи. $3=[\pi]$. Но всё-таки для чисел 3, 6, 9 и 12 лучше использовать формулы побольше (как в посте о том, как опубликовать математическую статью).

$3=\left[\int_{-\infty}^{\infty}\frac{1}{1+x^2}\right]$

3. Несобственный интеграл
Из "больших" формул на ум приходят лимиты, суммы и интегралы. Но брать обычный определённый интеграл - это слишком мейстримно. Гораздо интереснее рассмотреть интегралы, у которых пределы - в бесконечности. Берутся они аналогично, просто при вычислении нужно использовать предельный переход.

$\int_{-\infty}^{\infty}\frac{1}{1+x^2} = arctg~x |_{-\infty}^{\infty}=$
$= \lim_{x \rightarrow \infty} arctg~x-\lim_{x \rightarrow -\infty} arctg~x = \frac{\pi}{2}-\left(-\frac{\pi}{2}\right)=\pi$

Таким образом, $3=\left[\int_{-\infty}^{\infty}\frac{1}{1+x^2}\right]$

Объяснение математических часов: 2 - формула Эйлера

Вместо числа 2 на моих математических часах формула:
$2 = 1-e^{\pi i}$

2. Формула Эйлера
Считающаяся одной из самых красивых формул в математике, формула Эйлера объединяет числа пи, е, единицу, мнимую единицу и ноль и имеет вид:
$e^{\pi i}+1 = 0$

Почему число е, возведённое в мнимую степень, даёт действительное число?

Для начала уточним, что выражение $e^{\pi i}+1 = 0$ на самом деле называется тождеством Эйлера и является частным случаем более общей формулы Эйлера, которая выглядит так:
$e^{i x} = \cos x + i \sin x$

Доказывается она через разложение показательных и тригонометрических функций в ряды. Тема степенных рядов заслуживает отдельного поста здесь или даже на Эвольвенте, но пока можно просто сказать, что верны равенства:
$e^x = 1+\frac{x}{1!}+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\frac{x^4}{4!}+\dots$,
$\sin x = x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+\dots$,
$\cos x = 1-\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}-\frac{x^6}{6!}+\dots$,
где справа - бесконечные суммы.

Разложив $e^{i x}$ в ряд и использовав свойства мнимой единицы ($i^2 = -1$, $i^3 = -i$, $i^4 = 1$), мы и получим искомое выражение: $e^{i x} = \cos x + i \sin x$

Подставив $x = \pi$, имеем: $e^{\pi i} = -1$

Объяснение математических часов: 1 - факториал нуля

На своих математическия часах для обозначения числа 1 я использовал формулу:

$1 = 0!$

1. Факториал нуля.
Символ факториала (n!) обозначает произведение числе от 1 до n. Поэтому часто на математических часах через факториал тройки обозначают шестёрку: $3!=1\cdot 2\cdot 3 = 6$.

Но обозначение факториала можно расширить и на 0, если учесть, что $n!=1\cdot 2\cdot 3 \dots (n-1)\cdot n$ - это количество способов разместить в ряд n разных предметов. Так как 0 предметов можно разместить ровно один способом, то $0! = 1$

В блоге я как-то писал и о том, как можно определить факториал дробного числа.

С факторалом также связаны такие понятия, как факторион, субфакториал и праймориал.

Математические часы

В интернете часто попадаются часы с циферблатом, на котором вместо чисел от 1 до 12 написаны формулы. Я решил себе сделать что-то подобное, но чуть более оригинальное. К примеру, на каждом втором образце в сети шестёрка обозначается как 3!, хотя факториалу, как увидите у меня, можно найти более интересное применение.

Вот, что получилось:

Обратите внимание на число 12 :)

В нескольких последующих публикациях в блоге разберём содержимое этого циферблата.

Кубы-матрёшки

Наталии Макаровой удалось получить магический куб порядка 7, "сердцевина" которого, в свою очередь, является магическим кубом порядка 5 и содержит в своём "ядре" магический куб порядка 3. Сразу возникает мысль о матрёшках, не правда ли?

И вот какой картинкой Наталия со мной поделилась:

Идёт конкурс по построению магических квадратов из простых чисел.

На портале Наталии Макаровой подвелены итоги конкурса по построению магических кубов и начинается новый - по построению магических квадратов из последовательных простых чисел.

Вот пример пандиагонального магического квадрата порядка 8.

  5   13  463  293  443  283   53   31
313  379   71   73   89   79  191  389
 23  211  167  331  199  353  149  151
449  239   41   97   59  127  349  223
 19   47  439  269  457  317   29    7
241  383  109  103   17   83  229  419
101  139  181  311  277  281  163  131
433  173  113  107   43   61  421  233

Его магическая константа равна 1584

Участники конкурса должны найти квадраты порядка 4 с магической константой, большей, чем 682775764735680 и квадраты порядка 6 с константой, большей, чем 930.

Страница конкурса: http://primesmagicgames.altervista.org/wp/competitions/