[obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico Felipe Torres

Oi
como eu posso provar que os âgulos formados pelos
catetos com a hipotenusa do triângulo retângulo de
lados 3,4,5 são irracionais quando expressos em graus?
ou seja prove que
arcsen(3/5)*k ou arcsen(4/5)*k 360*n
para todo k e n inteiros e diferentes de zero
obrigado,
Felipe



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[obm-l] Re:[obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico claudio.buffara

Isso tem uma solução fácil mas meio longa e aparentemente mágica usando complexos, recorrências e congruências (hehehe).

Esse problema está relacionado a um que caiu no vestibulardo IME de 1980/81 - o tal do ponto de Hurwitz - pesquise na lista.


Seja t tal que cos(t) = 3/5 e sen(t) = 4/5.
Se t tiver medida racional em graus, então t (medido em radianos) será um múltiplo racional de 2*Pi.
Logo, vai existir um inteiro positivo n tal que cos(nt) = 1 e sen(nt) = 0.

Usando complexos, isso significa que:
cos(nt) + i*sen(nt) = (cos(t) + i*sen(t))^n = (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==

Vamos expressar 3/5 + i*4/5 na forma (a + i)/(a - i).
Uma conta rápida mostra quea = 2.

Ou seja, vai existir n tal que (2 + i)^n- (2 - i)^n = 0.

Consideremos agora a recorrência X(n)= 4*X(n-1)- 5*X(n-2), com condições iniciais:
X(0)= 0 e X(1) = 2.

A solução geral dessa recorrência será:
X(n) = -i*((2 + i)^n - (2 - i)^n) (pode checar)

Agora, só resta provar que X(n)  0 para cada inteiro positivo n.
X(1) = 2
X(2) = 4*2 - 5*0 = 8
X(3) = 4*8 - 5*2 = 22
X(4) = 4*22 - 5*8 = 48
X(5) = 4*48 - 5*22 = 82
X(6) = 4*82 - 5*48 = 88
...

Repare que parece que, para n par, X(n) == 8 (mod 10) e para n ímpar, X(n) == 2 (mod 10). Isso de fato ocorre, como é fácil provar, por indução:
X(2m-2) == 8, X(2m-1) == 2 == X(2m) == 4*2 - 5*8 == -32 == 8 (mod 10)
X(2m-1) == 2, X(2m) == 8 == X(2m+1) == 4*8 - 5*2 == 22 == 2(mod 10).

Logo, para n  0, jamais teremos X(n) == 0 (mod 10).
Em particular, jamais teremos X(n) = 0.

Isso significa que, para nenhum n  0, (2 + i)^n = (2 - i)^n ==
para nenhum n, (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==
t não é um múltiplo racional de Pi.

[]s,
Claudio.






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Re: [obm-l] Re:[obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Eu fioz de um outro modo. Nao postarei os detalhes por razoes que logo serao obviasobvias.A ideia e tentar calcular sen Kt e cos Kt a partir de uma recursao. Com isso e possivel demonstrar que eles nunca vao dar zero ou um, do mesmo modo que o Buffara fez.

"claudio.buffara" [EMAIL PROTECTED] wrote:


Isso tem uma solução fácil mas meio longa e aparentemente mágica usando complexos, recorrências e congruências (hehehe).

Esse problema está relacionado a um que caiu no vestibulardo IME de 1980/81 - o tal do ponto de Hurwitz - pesquise na lista.


Seja t tal que cos(t) = 3/5 e sen(t) = 4/5.
Se t tiver medida racional em graus, então t (medido em radianos) será um múltiplo racional de 2*Pi.
Logo, vai existir um inteiro positivo n tal que cos(nt) = 1 e sen(nt) = 0.

Usando complexos, isso significa que:
cos(nt) + i*sen(nt) = (cos(t) + i*sen(t))^n = (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==

Vamos expressar 3/5 + i*4/5 na forma (a + i)/(a - i).
Uma conta rápida mostra quea = 2.

Ou seja, vai existir n tal que (2 + i)^n- (2 - i)^n = 0.

Consideremos agora a recorrência X(n)= 4*X(n-1)- 5*X(n-2), com condições iniciais:
X(0)= 0 e X(1) = 2.

A solução geral dessa recorrência será:
X(n) = -i*((2 + i)^n - (2 - i)^n) (pode checar)

Agora, só resta provar que X(n)  0 para cada inteiro positivo n.
X(1) = 2
X(2) = 4*2 - 5*0 = 8
X(3) = 4*8 - 5*2 = 22
X(4) = 4*22 - 5*8 = 48
X(5) = 4*48 - 5*22 = 82
X(6) = 4*82 - 5*48 = 88
...

Repare que parece que, para n par, X(n) == 8 (mod 10) e para n ímpar, X(n) == 2 (mod 10). Isso de fato ocorre, como é fácil provar, por indução:
X(2m-2) == 8, X(2m-1) == 2 == X(2m) == 4*2 - 5*8 == -32 == 8 (mod 10)
X(2m-1) == 2, X(2m) == 8 == X(2m+1) == 4*8 - 5*2 == 22 == 2(mod 10).

Logo, para n  0, jamais teremos X(n) == 0 (mod 10).
Em particular, jamais teremos X(n) = 0.

Isso significa que, para nenhum n  0, (2 + i)^n = (2 - i)^n ==
para nenhum n, (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==
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[]s,
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Re: [obm-l] Re:[obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Eu fioz de um outro modo. Nao postarei os detalhes por razoes que logo serao obviasobvias.A ideia e tentar calcular sen Kt e cos Kt a partir de uma recursao. Com isso e possivel demonstrar que eles nunca vao dar zero ou um, do mesmo 

"claudio.buffara" [EMAIL PROTECTED] wrote:


Isso tem uma solução fácil mas meio longa e aparentemente mágica usando complexos, recorrências e congruências (hehehe).

Esse problema está relacionado a um que caiu no vestibulardo IME de 1980/81 - o tal do ponto de Hurwitz - pesquise na lista.


Seja t tal que cos(t) = 3/5 e sen(t) = 4/5.
Se t tiver medida racional em graus, então t (medido em radianos) será um múltiplo racional de 2*Pi.
Logo, vai existir um inteiro positivo n tal que cos(nt) = 1 e sen(nt) = 0.

Usando complexos, isso significa que:
cos(nt) + i*sen(nt) = (cos(t) + i*sen(t))^n = (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==

Vamos expressar 3/5 + i*4/5 na forma (a + i)/(a - i).
Uma conta rápida mostra quea = 2.

Ou seja, vai existir n tal que (2 + i)^n- (2 - i)^n = 0.

Consideremos agora a recorrência X(n)= 4*X(n-1)- 5*X(n-2), com condições iniciais:
X(0)= 0 e X(1) = 2.

A solução geral dessa recorrência será:
X(n) = -i*((2 + i)^n - (2 - i)^n) (pode checar)

Agora, só resta provar que X(n)  0 para cada inteiro positivo n.
X(1) = 2
X(2) = 4*2 - 5*0 = 8
X(3) = 4*8 - 5*2 = 22
X(4) = 4*22 - 5*8 = 48
X(5) = 4*48 - 5*22 = 82
X(6) = 4*82 - 5*48 = 88
...

Repare que parece que, para n par, X(n) == 8 (mod 10) e para n ímpar, X(n) == 2 (mod 10). Isso de fato ocorre, como é fácil provar, por indução:
X(2m-2) == 8, X(2m-1) == 2 == X(2m) == 4*2 - 5*8 == -32 == 8 (mod 10)
X(2m-1) == 2, X(2m) == 8 == X(2m+1) == 4*8 - 5*2 == 22 == 2(mod 10).

Logo, para n  0, jamais teremos X(n) == 0 (mod 10).
Em particular, jamais teremos X(n) = 0.

Isso significa que, para nenhum n  0, (2 + i)^n = (2 - i)^n ==
para nenhum n, (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==
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Re: [obm-l] Re:[obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Eu fioz de um outro modo. Nao postarei os detalhes por razoes que logo serao obviasobvias.A ideia e tentar calcular sen Kt e cos Kt a partir de uma recursao. Com isso e possivel demonstrar que eles nunca vao dar zero ou um, do mesmo modo que om 

"claudio.buffara" [EMAIL PROTECTED] wrote:


Isso tem uma solução fácil mas meio longa e aparentemente mágica usando complexos, recorrências e congruências (hehehe).

Esse problema está relacionado a um que caiu no vestibulardo IME de 1980/81 - o tal do ponto de Hurwitz - pesquise na lista.


Seja t tal que cos(t) = 3/5 e sen(t) = 4/5.
Se t tiver medida racional em graus, então t (medido em radianos) será um múltiplo racional de 2*Pi.
Logo, vai existir um inteiro positivo n tal que cos(nt) = 1 e sen(nt) = 0.

Usando complexos, isso significa que:
cos(nt) + i*sen(nt) = (cos(t) + i*sen(t))^n = (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==

Vamos expressar 3/5 + i*4/5 na forma (a + i)/(a - i).
Uma conta rápida mostra quea = 2.

Ou seja, vai existir n tal que (2 + i)^n- (2 - i)^n = 0.

Consideremos agora a recorrência X(n)= 4*X(n-1)- 5*X(n-2), com condições iniciais:
X(0)= 0 e X(1) = 2.

A solução geral dessa recorrência será:
X(n) = -i*((2 + i)^n - (2 - i)^n) (pode checar)

Agora, só resta provar que X(n)  0 para cada inteiro positivo n.
X(1) = 2
X(2) = 4*2 - 5*0 = 8
X(3) = 4*8 - 5*2 = 22
X(4) = 4*22 - 5*8 = 48
X(5) = 4*48 - 5*22 = 82
X(6) = 4*82 - 5*48 = 88
...

Repare que parece que, para n par, X(n) == 8 (mod 10) e para n ímpar, X(n) == 2 (mod 10). Isso de fato ocorre, como é fácil provar, por indução:
X(2m-2) == 8, X(2m-1) == 2 == X(2m) == 4*2 - 5*8 == -32 == 8 (mod 10)
X(2m-1) == 2, X(2m) == 8 == X(2m+1) == 4*8 - 5*2 == 22 == 2(mod 10).

Logo, para n  0, jamais teremos X(n) == 0 (mod 10).
Em particular, jamais teremos X(n) = 0.

Isso significa que, para nenhum n  0, (2 + i)^n = (2 - i)^n ==
para nenhum n, (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==
t não é um múltiplo racional de Pi.

[]s,
Claudio.






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Re: [obm-l] Re:[obm-l] ângulo irracional

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Eu fioz de um outro modo. Nao postarei os detalhes por razoes que logo serao obviasobvias.A ideia e tentar calcular sen Kt e cos Kt a partir de uma recursao. Com isso e possivel demonstrar que eles nunca vao dar zero ou um, do mesmo modo 

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Isso tem uma solução fácil mas meio longa e aparentemente mágica usando complexos, recorrências e congruências (hehehe).

Esse problema está relacionado a um que caiu no vestibulardo IME de 1980/81 - o tal do ponto de Hurwitz - pesquise na lista.


Seja t tal que cos(t) = 3/5 e sen(t) = 4/5.
Se t tiver medida racional em graus, então t (medido em radianos) será um múltiplo racional de 2*Pi.
Logo, vai existir um inteiro positivo n tal que cos(nt) = 1 e sen(nt) = 0.

Usando complexos, isso significa que:
cos(nt) + i*sen(nt) = (cos(t) + i*sen(t))^n = (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==

Vamos expressar 3/5 + i*4/5 na forma (a + i)/(a - i).
Uma conta rápida mostra quea = 2.

Ou seja, vai existir n tal que (2 + i)^n- (2 - i)^n = 0.

Consideremos agora a recorrência X(n)= 4*X(n-1)- 5*X(n-2), com condições iniciais:
X(0)= 0 e X(1) = 2.

A solução geral dessa recorrência será:
X(n) = -i*((2 + i)^n - (2 - i)^n) (pode checar)

Agora, só resta provar que X(n)  0 para cada inteiro positivo n.
X(1) = 2
X(2) = 4*2 - 5*0 = 8
X(3) = 4*8 - 5*2 = 22
X(4) = 4*22 - 5*8 = 48
X(5) = 4*48 - 5*22 = 82
X(6) = 4*82 - 5*48 = 88
...

Repare que parece que, para n par, X(n) == 8 (mod 10) e para n ímpar, X(n) == 2 (mod 10). Isso de fato ocorre, como é fácil provar, por indução:
X(2m-2) == 8, X(2m-1) == 2 == X(2m) == 4*2 - 5*8 == -32 == 8 (mod 10)
X(2m-1) == 2, X(2m) == 8 == X(2m+1) == 4*8 - 5*2 == 22 == 2(mod 10).

Logo, para n  0, jamais teremos X(n) == 0 (mod 10).
Em particular, jamais teremos X(n) = 0.

Isso significa que, para nenhum n  0, (2 + i)^n = (2 - i)^n ==
para nenhum n, (3/5 + i*4/5)^n = 1 ==
t não é um múltiplo racional de Pi.

[]s,
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Re: [obm-l] ângulo irracional

2004-10-20 Por tôpico Nicolau C. Saldanha
On Wed, Oct 20, 2004 at 09:08:07AM -0700, Felipe Torres wrote:
 como eu posso provar que os ngulos formados pelos
 catetos com a hipotenusa do tringulo retngulo de
 lados 3,4,5 so irracionais quando expressos em graus?

Considere z = (3+4i)/5. Voc quer provar que z^n nunca  igual a 1.
Escreva z^n = (a(n) + b(n) i)/5^n, de modo que
a(1) = 3, b(1) = 4, a(n+1) = 3a(n) - 4b(n), b(n+1) = 4a(n) + 3b(n).
Por exemplo, a(2) = -7, b(2) = 24, a(3) = -117, b(3) = 44.
 fcil provar por indu?o que a(n) = 3 (mod 5) e b(n) = 4 (mod 5)
para todo n positivo.

[]s, N.
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