«Антье и мантисса. Сборник задач с решениями»

В блоге публикуются рецензии на книгу, обсуждения критических замечаний, ответы на часто задаваемые вопросы, комментарии к задачам из сборника, а также материалы, не вошедшие в книгу, формулировки и решения новых задач.
http://keldysh.ru/e-biblio/entier — электронная версия книги в формате PDF (редакция от 20.11.2017).

7 ноября 2016 г.

\( \mant {n \alpha} < \varepsilon \)

(*) Следующие задачи (см. также задачу 154) демонстрируют, насколько не­обыч­ным является множество мантисс \(
\mant {n \alpha} \), где \( n \in \mathbb N \) и \(
\alpha \) — ир­ра­цио­наль­ное число.
153. Пусть \( \alpha \) — некоторое иррациональное число. Докажите, что для любого сколь угодно малого \( \varepsilon > 0 \) найдутся натуральные числа \(
n \) и \( m \) такие, что \[
\mant {n \alpha} < \varepsilon
\quad \mbox {и} \quad
1 - \mant {m \alpha} < \varepsilon .
\tag {153.1}
\]
Доказательство. Пусть \( k = \ant { \dfrac 1 {\varepsilon} } + 1 \). Разобьем интервал \( \bigl( 0, \, 1 \bigr) \) на \( k \) равных интервалов.

Среди чисел \( \mant {n \alpha} \), \( \mant {2 \alpha} \), ..., \(
\mant {(k+1) \alpha}
\) какая-нибудь пара обязательно попадет в один из \( k \) интервалов (согласно принципу Дирихле).

Легенда гласит, что именно при доказательстве данного факта Дирихле сфор­му­ли­ро­вал принцип, носящий его имя. Если легенда является историческим фак­том, то принцип Дирихле обязан своим появлением мантиссе!

Пусть такой парой будут числа \(
\mant {p \alpha} \) и \( \mant {q \alpha} \) \(
(p, \, q \in \mathbb N) \). Для определенности будем считать, что \(
\mant {p \alpha} > \mant {q \alpha} \). Тогда
\[
0 < \mant {p \alpha} - \mant {q \alpha} < \varepsilon ,
\quad \mbox {или}
\] \[
\mant { \alpha (p - q) } < \varepsilon .
\tag {153.2}
\] 1) Если \( \boldsymbol {p > q} \), то \(
\boldsymbol {n = p - q } \), означающее, что \(
\mant {n \alpha} \in \left( 0, \, \dfrac 1 {k+1} \right)
\).
Предположим, \( \mant {n \alpha} = \delta \) \(
(0 < \delta < \varepsilon) \). Тогда \(
\boldsymbol {m = n \cdot \ant { \dfrac 1 \delta } } \), так как \[
\ant { \dfrac 1 \delta } \cdot \mant {n \alpha} =
\mant { \ant { \dfrac 1 \delta } \cdot \mant {n \alpha} } =
\mant {\ant { \dfrac 1 \delta } \cdot n \alpha}
\quad \mbox {и}
\] \[
1- \varepsilon < \ant { \dfrac 1 \delta } \cdot \mant {n \alpha} < 1 .
\]
2) Если \( \boldsymbol {p < q} \), то под знаком мантиссы в (153.2) стоит отрицательное нецелое выражение. Используя равенство \(
\mant x + \mant {-x} = 1
\) \( (x \not\in \mathbb Z) \), получим \(
1 - \mant { \alpha (q - p) } < \varepsilon \), т.е. \(
\boldsymbol {m = q - p} \), т.е. \(
\mant {m \alpha} \in \left( \dfrac k {k+1}, \, 1 \right)
\).
Предположим, \( 1 - \mant {m \alpha} = \delta \) \(
(0 < \delta < \varepsilon) \). Тогда \(
\boldsymbol {n = m \cdot \ant { \dfrac 1 \delta } } \). Покажем, что \(
\mant {n \alpha} < \varepsilon
\):
\[
\mant {n \alpha} =
\mant {\ant { \dfrac 1 \delta } \cdot m \alpha} =
\mant {\ant { \dfrac 1 \delta } \cdot (1 - \delta)} =
\] \[
\mant {- \delta \cdot \ant { \dfrac 1 \delta }} =
\mant { \delta \cdot \mant { \dfrac 1 \delta }} < \varepsilon .
\]
\( \color{gray}{\blacksquare} \)

Примечание. Точки \( 0 \) и \( 1 \) являются предельными для числовой по­сле­до­ва­тель­нос­ти \( \mant {n \alpha} \), где \( \alpha \) — иррациональное число.


Автор: И.Л. на 00:44
Отправить по электронной почте Написать об этом в блоге Опубликовать в Twitter Опубликовать в Facebook Поделиться в Pinterest

1 комментарий :

  1. Анонимный20 ноября 2021 г., 10:27

    VarangaOfficial - стоимость варанга - проверенные и достоверные факты. Воспользовавшись услугами нашего ресурса, вы сможете узнать полную, всеисчерпывающую информацию касательно данного лекарственного средства. Лично увидеть данные о проведенных клинических тестированиях, прочесть отзывы реальных пользователей и медицинского персонала. Изучить инструкцию по применению, прочитать особенности и методы работы комплекса, уяснить, в чем заключаются особенности работы крема Варанга, где нужно покупать оригинальный препарат и, как не нарваться на подделку. Мы очень тщательно проверяем размещаемые на сайте данные. Предоставляем пользователям нашего ресурса сведения, которые были почерпнуты только из надежных источников. Если вы обнаружили признаки появления грибкового заболевани или уже довольно продолжительное время, без ощутимых результатов пытаетесь избавиться от этого коварного недуга, на нашем сайте вы отыщете быстрый и простой способ решения проблемы. Приобщайтесь и живите здоровой полноценной жизнью. Теперь все ответы на самые популярные и волнующие пользователей вопросы, собраны на одном ресурсе.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
      Ответить
Добавить комментарий
Ещё

Следующее Предыдущее Главная страница
Подписаться на: Комментарии к сообщению ( Atom )

Автор

Автор
СЕМЕНОВ
Игорь Ленидович,
науч.сотр-к (1983-2018)
ИПМ им. М. В. Келдыша РАН

Разделы

  • Обозначения
  • Определения
  • Свойства
  • Cообщения

Просмотров за неделю

Архив

  • янв 2017 ( 1 )
  • ноя 2016 ( 9 )
  • окт 2016 ( 11 )
  • сен 2016 ( 7 )
  • авг 2016 ( 8 )
  • июл 2016 ( 5 )
  • июн 2016 ( 5 )
  • мая 2016 ( 10 )
  • апр 2016 ( 12 )
  • мар 2016 ( 5 )
  • янв 2016 ( 1 )
  • дек 2015 ( 11 )
  • ноя 2015 ( 11 )
  • окт 2015 ( 17 )
  • сен 2015 ( 13 )
  • авг 2015 ( 12 )
  • июл 2015 ( 14 )
  • июн 2015 ( 2 )
Технологии Blogger.