يك سري جالب

در اين مقاله در باره ي رفتار سري عكس اعداد اول بحث مي شود ...

 اگر مبحث سري ها را مطالعه كرده باشيم ، مي دانيم اولين موضوعي كه بلافاصله مطرح مي شود مساله ي  همگرائي وواگرائي سري ها است .يكي از مشهورترين سري هاي واگرا سري مي باشد كه به سري همساز معروف است .سوال : اگر به جاي n ها اعداد اول را قرار دهيم ، رفتار سري چگونه است؟

 

اولين بار اويلر در سال 1737 ثابت كرد كه اين سري واگرا مي باشد .

در اين جا اثباتي از اين موضوع كه از آن كلاركسون (Clarkson) است را مي آوريم .

پيش از اثبات ،يكي از آزمون هاي مشهور همگرائي سري ها كه به آزمون انتگرال معروف است را مي آوريم :

آزمون انتگرال : اگر تابع نزولي و باشد آن گاه همگرا است اگر متناهي باشد و واگرا است اگر باشد .

اكنون به اثبات واگرائي سري مي پردازيم :

اگر اين سري همگرا باشد پس عددي طبيعي چون k موجود است كه.

فرض كنيد .  براي عدد طبيعي دلخواه n،عدد 1+nQ را در نظر بگيريد . اين عدد برهيچ يك ازاعداد بخش پذير نيست .[چرا؟] بنابراين همه ي عامل هاي اول 1+nQ در ميان اعداد اول قرار دارند . بنابراين به ازاي هر داريم :

[ چرا؟]

اما طرف راست اين نامساوي تحت تسلط سري هندسي همگراي مي باشد . پس سري داراي مجموع هاي جزئي كراندار بوده ولذا همگرا است .[چرا؟]

اما :

واين يعني طبق آزمون انتگرال ، سري واگرا است واين با موضوع فوق در تناقض است .

 بنابراين سري واگرا مي باشد .

منبع :كتاب نظريه تحليلي اعداد ، نوشته تام .م.آپوستل

دانلود فایل

درمیان جمیع دستگاههای لگاریتمی ممکن(با پایه بزرگتر از 1) تنها دو دستگاه متداولند ، که یکی از آنها لگاریتمهای طبیعی هستند که بر مبنای عدد نپرین بنا شده اند. ودر ریاضیات عالی تنها لگاریتمهایی که تقزیبا منحصرا به کار میروند لگاریتمهای طبیعی اند.

پایه لگاریتم طبیعی (~ 2.71828)، اولین بار توسط لئونارد اویلر (Leonhard Euler 1707-83) یکی از باهوشترین ریاضیدانان تاریخ ریاضیات مورد استفاده قرار گرفت. در یکی از دست خطهای اویلر که ظاهرا" بین سالهای 1727 و 1728 تهیه شده است با تیتر Meditation on experiments made recently on the firing of cannon اویلر از عدی بنام e صحبت می کند. هر چند او رسما" این نماد را در سال 1736 در رساله ای بنام Euler's Mechanica معرفی میکند.

در واقع باید اعتراف کرد که اویلر کاشف یا مخترع عدد e نبوده است بلکه سالها قبل فردی بنام جان نپیر (John Napier 1550-1617) در اسکاتلند هنگامی که روی لگاریتم بررسی می کرده است بحث مربوط به پایه طبیعی لگاریتم را به میان کشیده است. فراموش نکنید که شواهد نشان میدهد حتی در قرن هشتم میلادی هندی ها با محاسبات مربوط به لگاریتم آشنایی داشته اند.

در اینکه چرا عدد ~ 2.71828 بصورت e توسط اویلر نمایش داده شده است صحبت های بسیاری است. برخی e را اختصار exponential می دانند، برخی آنرا ابتدای اسم اویلر (Euler) می دانند و برخی نیز میگویند چون حروف a,b,c و d در ریاضیات تا آن زمان به دفعات استفاده شده بود، اولر از e برای نمایش این عدد استفاده کرد.

در ۱۳۲۸ خورشیدی، ریاضیدان هندی، Kaprekar، فرآیندی را ابداع کرد که به عملیات Kaprekar شهرت یافت...

به درستی نمی دانیم که انسان اولیه از چه زمانی برای تبادل نظر با خانواده و همسایگان خود به جای اشاره به سخن گفتن پرداخته است. اما این را می دانیم که هزاران سال پیش از آن که نوشتن را فرا گیرد به سخن گفتن پرداخته است به همین ترتیب انسان هزاران سال پیش از آن که علام و نشانه های ریاضی را به جای کلمات به کار برد.یعنی  به جای کلمه “سه”،رقم “۳″را به کار برد نام ارقام را ی دانسته است. انسان به عدد نیاز داشت و می بایست شمردن را می آموخت شاید داستان از آنجا آغاز شد که انسان غارنشین تصمیم گرفت که شکار خود را که یک ببر دندان دشنه ای بود با سه نیزه همسایه اش معامله کند یا شاید نیاز به شمردن زمانی پیدا شد که نوجوان غارنشین می خواست به برادران و خواهرانش بگوید که ۴ ماموت بزرگ را در هنگام شکار دیده است.

«این بخش پیش نیازی برای بیان مفهوم مبحثی مثل ” قدر مطلق” می باشد»

۱. زمانی ، در دوره های نخستین شکل گیری مفهوم عدد ، برای نام بردن سه درخت و سه گوسفند ، از دو واژه ی مختلف استفاده  می کردند و وقتی می خواستند از سه مرد صحبت کنند ، واژه ی سومی را به کار می بردند و این ، امری طبیعی بود : درخت به گوسفند و هیچ کدام از آن ها به مرد شباهتی نداشت .

بسیار طول کشید تا بشر توانست وجه مشترکی  بین « سه درخت » ، « سه گوسفند » و « سه مرد» پیدا کند و متوجه شود که در هر سه حالت با «تعدادی» برابر سر و کار دارد . ولی وقتی این درک   - یعنی درک ” مقدار” و ” کمیت ” – به وجود آمد و بشر به مفهوم «سه»   (بدون این که آن را وابسته به چیز مشخصی مثل « درخت » یا « نیزه» بکند)  پی برد ، نخستین گام را در جهت ” انتزاع” برداشت .

علم ، بررسی های علمی و ذهن علمی ، بدون انتزاع ممکن نیست . علم ، در همان حال که روی پدیده ها و فرآیندهای مادی کار می کند و طبیعت ( و هم جامعه ) آزمایشگاه بزرگ آن است ، برای پی بردن به قانون های  حاکم بر طبیعت ( و جامعه ) چاره ای جز انتزاع ندارد

« درخت سیب » یا « درخت سپیدار » در طبیعت وجود دارند. ولی وقتی به طور کلی از « درخت » صحبت می کنیم ، در واقع ویژگی مشترک بسیاری  از روییدنی ها را در نظر گرفته ایم و به یک انتزاع دست زده ایم .

« رنگ زرد» یا « رنگ سرد» را می توان در طبیعت مشاهده کرد ، ولی وقتی به طور کلی از واژه ی «رنگ» نام می بریم ، به چنان ویژگی توجه داریم که در همه ی رنگ های موجود و قابل مشاهده ، مشترک است .

« کمیت » ، « مقدار» ، « اندازه» و « تعداد» ، بیان های مختلفی از یک نوع ویژگی هستند که در مورد هر جسم مادی و بسیاری از فرآیندهای مادی می تواند به کار رود .

وقتی از حجم کره ی زمین ، میزان محصول سالیانه ی فلان کشت زار ، سرعت حرکت مریخ به دور خورشید ، مقدار برق لازم برای حرکت قطار زیر زمینی و غیر آن صحبت می کنیم ، با همین ویژگی سر و کار داریم .

انتزاع ، در تحلیل آخر ، نه به معنای جدا شدن از طبیعت ، بلکه برای شناخت دقیق تر و کامل تر قانون های حاکم بر طبیعت است .

ریاضیات ، به طور عمده ، از راه انتزاع های متوالی ، به بررسی دو مفهوم « کمیت » و «شکل» جسم های مادی می پردازد .

در این جا ، وقتی از کره  صحبت می شود ، بدون توجه به رنگ و جرم و دوام و وزن و دیگر ویژگی های جسم ، تمامی دقت روی شکل آن ( کروی بودن ) متمرکز می شود و قانون مندی هایی که از این جهت ، در آن وجود دارد ، مورد بررسی قرار می گیرد .

۲. وقتی می نویسیم  ۵=۳+۲ ، هم با انتزاع سر و کار داریم و هم با قرارداد .  از آن جا که نگفته ایم چه چیزهایی را با هم جمع کرده ایم ، یک انتزاع انجام داده ایم ، در اینجا با یک ویژگی کلی سر و کار داریم : از کنار هم گذاشتن « دو مداد» با « سه مداد» ، « پنج مداد»

به دست می آید ، همان طور که اگر « سه کیلومتر» راه را بعد از « دو کیلومتر » قبلی طی کنید ، روی هم « پنج کیلومتر» راه   رفته اید .

ولی نشانه های « ۲ » ، « ۳ » ، « ۵ » ، « + »  و « = » ، نشانه های قراردادی هستند . این که چرا نشانه ی « = » برای بیان

” برابری” به کار می رود ، به ریاضیات مربوط نیست !!!  در این مورد باید به پژوهشی تاریخی دست زد و روشن کرد که چه           « دلیل هایی » سرانجام به اینجا رسیده است که در بین همه ی     ملت  های جهان ، آن را به مفهوم «برابری » بگیرند .

« = » یک نماد است ، نمادی برای بیان : برابری .  همانطور که « ۵ » هم یک نماد است ،  نمادی برای بیان عدد ” پنج ” .

برای مطالعه ی ریاضیات ، باید نمادها ( یا قراردادها) را شناخت . شما تنها وقتی می توانید با نماد f(x)  کار کنید که معنا و تعریف ان را بدانید .

a۲  نمادی است و a۲> نمادی دیگر و ، طبیعی است ، اگر «تعریف» و معنای آن ها را ندانید ، نمی توانید عمل های ریاضی را با آن ها انجام دهید .

یادداشت ۱ :

یادآوری این مطلب ضروری است که : در بسیاری موردها ، ریاضیات نمی تواند بدون توجه به سایر ویژگی های ماده ( یعنی بدون توجه به ویژگی هایی از ماده ، که در دانش های دیگر مورد مطالعه قرار می گیرند ) ، حکم های  جزمی  خود  را در همه ی زمینه ها سازگار کند .

ریاضی دان می گوید ۲۰ = ۱۰+۱۰ ، ولی شیمی دان در عمل مشاهده می کند که از روی هم ریختن ۱۰ لیتر آب با ۱۰ لیتر الکل ، نه ۲۰ لیتر ، بلکه ۱۹ لیتر « آب و الکل » به دست می آید . در این جا ، اگر به حجم واقعی محلول نظر داشته باشیم ، باید با توجه به ویژگی های شیمیایی اب و الکل بگوییم : ۱۹ = ۱۰ + ۱۰ .

در ریاضیات  مقدماتی ، بدون هیچ تردیدی حکم می کنیم ۲ = ۱ + ۱ .  ولی اگر منظور از این «جمع» محاسبه ی نتیجه ی عمل های دو نیروی یک  کیلوگرمی  باشند که به طور عمود بر هم بر جسمی اثر می کنند ، آن وقت ، نیروی « مجموع» ( منظور برآیند نیروها یا منتجه است ) ، به جای ۲ کیلوگرم برابر ۴/۱ کیلوگرم می شود .

ریاضی دان ، در همان حال که با نیروی انتزاع و با یاری گرفتن از نیروی قانون های درونی ریاضیات ، جلو می رود و                      « حقیقت هایی» را کشف می کند ، باید دایما به جهان واقع ، به طبیعت و جامعه ، مراجعه کند و هر جا لازم باشد ، نتیجه گیری های خود را با « واقعیت های موجود » تطبیق دهد .

یادداشت ۲ :

ذهن آدمی چنان است که بدون دستگیره ی مادی نمی تواند درباره ی چیزی بیندیشد و کار کند و ، به همین مناسبت ، هر وقت که انتزاعی انجام می گیرد ، در واقع ، دستگیره ای مادی جانشین دستگیره ی مادی دیگر می شود.  وقتی با کسی که عدد نویسی نمی داند ،  از سیصد و هفتاد و دو درخت صحبت کنیم ، تصور مبهمی از انبوهی درخت در ذهن او به وجود می آید ، ولی برای کسی که عدد نویسی را می داند ، رقم های « ۳ » ، « ۷ »  و «۲ » در ذهن او ظاهر می شوند و ، بدون این که به مقدار واقعی ۳۷۲ درخت توجه کند ، نماد ۳۷۲ در ذهن او مجسم می شود . در این جا ، نماد نوشتنی ۳۷۲ ، همان دستگیره ی مادی است که جانشین « درخت ها » شده است .

۳. برای تعریف ، از هیچ نمی توان آغاز کرد . هر تعریفی به ناچار باید بر پایه ی تعریف های ساده تری  استوار باشد . مثلا شما        نمی توانید ، عمل « جمع » را تعریف کنید . بیان هایی از نوع « افزودن دو عدد به یکدیگر » ، در واقع ، یک دور باطل است . زیرا کاری نکرده اید جر این که به جای واژه ی « جمع» از واژه ی معادل « افزودن» استفاده کرده اید . به این ترتیب ، چاره ای نداریم جز اینکه « عمل جمع» را به همان صورتی که «حس» می کنیم و کم و بیش همه ی ما درباره ی آن « تصوری» داریم ، بپذیریم. هر تلاشی برای تعریف « عمل جمع » سر آخر ، منجر به این می شود که بگوییم ” جمع یعنی جمع ” !!!

ولی ، وقتی که « عمل جمع» را ، بدون تعریف ، بپذیریم ، دیگر می توانیم عمل های « تفریق» و «ضرب» را به کمک آن تعریف کنیم :

a - b = c    ، یعنی اگر b  را  با  c  جمع کنیم a بدست می آید .

a * b = c   ، یعنی اگر b  را a مرتبه با خودش جمع کنیم ، عدد c حاصل شود .

در جنگ جهانی دوم فرماندهی نظامی در انگلستان از گروهی از دانشمندان دعوتی بعمل آورد تا در مسایل سوق الجیشی و تدابیر جنگی مربوط به دفاع زمینی و هوایی این کشور مطالعه نمایند. هدف آنها تعیین موثرترین روش استفاده از منابع محدود نظامی بود. از جمله مسایلی که مورد بررسی قرار گرفت مطالعه کارایی بمب افکنهای نوع جدید و روش استفاده از راداری بود که به تازگی اختراع شده بود. تشکیل این گروه علمی به عناون اولین فعالیت رسمی تحقیق در عملیات به شمار آمده است.
نام تحقیق در عملیات ظاهراْ بدین مناسبت داده شده بود که این گروه به پژوهش در عملیات(نظامی) پرداخته بود. این رشته جدید تصمیم گیری از آغاز به عنوان رشته ای شناخته شده است که اطلاعات علمی را از طریق تلاش گروهی متخصص در نظامهای مختلف به منظور تعیین بهترین نحوه استفاده از منابع محدود به کار می گیرد.
نتایج امیدبخشی که توسط گروههای تحقیق در عملیات در بریتانیا به دست آمده بود فرماندهی نظامی ایالات متحده را بر آن داشت تا فعالیتهای مشابهی را شروع نماید. از فعالیتهای موفقیت آمیز گروههای آمریکایی می توان مطالعه مسایل پیچیده تدارکات نظامی٫ ابداع الگوهای جدید پرواز٫ طرح مین گذاری دریا و استفاده موثر از وسایل الکترونیکی را نام برد.
پس از جنگ موفقیت گروههای نظامی توجه مدیران صنعتی را به خود جلب کرد. اینان در جستجوی راه حلهایی برای مسایل خود بودند که بر اثر وارد شدنتخصص شغلی در تشکیلات تجاری روز به روز حادتر می شدند. زیرا با وجود این واقعیت که اصولا مشاغل تخصصی برای خدمت به هدف کلی یک سازمان به وجود می آیند٫ اهداف فردی این مشاغل ممکن است همواره با مقاصد آن سازمان سازگار نباشند. این وضع منجر به مسایل تصمیم گیری پیچیده ای شده است که نهایتا سازمان تجاری را مجبور نموده تا درصدد استفاده از موثرترین روشهای تحقیق در عملیات برآیند.
اگرچه پیشگامی تحقیق در عملیات به عنوان یک نظام جدید با بریتانیای کبیر بود چیزی نگذشت که رهبری این رشته به سرعت در حال رشد را ایالات متحده به دست گرفت. اولین تکنیک ریاضی در این رشته که مورد قبول همه قرار گرفت و روش سیمپلکس برنامه ریزی خطی نامیده شد در سال ۱۹۴۷ توسط ریاضیدان آمریکایی جورج.ب. دانتسیک به وجود آمد. ار آن به بعد با تلاشها و همکاریهای علاقه مندان در موسسات علمی و صنعتی تکنیکها و کاربردهای جدیدی پدید آمده اند.
تاثیر تحقیق در عملیات را امروزه می توان در بسیاری از زمینه ها مشاهده نمود. صحت این امر تعداد زیاد موسسات علمی است که دوره هایی در سطوح تحصیلی مختلف در این رشته عرضه می نمایند. در حال حاضر بسیاری از شرکتهای مشاور در مدیریت سرگرم فعالیتهای تحقیق در عملیات می باشند. این فعالیتها از کاربردهای تجاری و نظامی فراتر رفته و اکنون بیمارستانها٫ موسسات مالی٫ کتابخانه ها٫ طراحی شهرها٫٫ دستگاههای ترابری و حتی بررسیهای کشف جنایت را در برگرفته اند.

اراتوستن سر کتابدار موزه اسکندریه ، نخستین کسی بود که اندازه زمین را محاسبه کرد . وی متوجه شد که در ظهر روز تابستانی آفتاب تابستانی ، ستونهای عمودی در سیرن (اسوان امروز ) هیچ سایه ای نمی اندازد اما همان وقت در اسکندریه در شمال سیرن ستوان عمودی عقربه ساعت خورشیدی سایه می اندازد . با اندازه گیری طول سایه و ارتفاع ستون ، وی تعیین کرد که فاصله اسکندریه با سمت الراس ، ۷.۲ درجه است و از آنجایی که این رقم حدود یک پنجاهم ۳۶۰ درجه است پس محیط زمین باید پنجاه برابر فاصله اسکندریه و سیرن باشد . سپس محیط زمین به دست آمد و به این ترتیب قطر زمین به دست می آید که فقط ۱۵۰ کیلومتر با میزان فعلی تفاوت دارد.