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Coincidencia matemática

Se dice que ocurre una coincidencia matemática cuando dos expresiones sin relación directa muestran una casi igualdad que no tiene explicación teórica aparente.

Por ejemplo, existe una casi igualdad cercana al número redondo 1000 entre potencias de 2 y potencias de 10:

Algunas coincidencias matemáticas se utilizan en ingeniería cuando una expresión se toma como aproximación de otra.

Introducción

Una coincidencia matemática a menudo involucra un número entero , y la característica sorprendente es el hecho de que un número real que surge en algún contexto es considerado por algún estándar como una aproximación "cercana" a un número entero pequeño o a un múltiplo o potencia de diez, o más generalmente , a un número racional con denominador pequeño . También se pueden considerar otros tipos de coincidencias matemáticas, como números enteros que satisfacen simultáneamente múltiples criterios aparentemente no relacionados o coincidencias con respecto a unidades de medida. En la clase de coincidencias que son de tipo puramente matemático, algunas simplemente resultan de hechos matemáticos a veces muy profundos, mientras que otras parecen surgir "de la nada".

Dado el número infinitamente contable de formas de formar expresiones matemáticas utilizando un número finito de símbolos, el número de símbolos utilizados y la precisión de la igualdad aproximada podrían ser la forma más obvia de evaluar coincidencias matemáticas; pero no existe un estándar, y la fuerte ley de los números pequeños es el tipo de cosas a las que hay que apelar sin ninguna guía matemática formal que la oponga. [ cita necesaria ] Más allá de esto, se podría invocar algún sentido de la estética matemática para adjudicar el valor de una coincidencia matemática y, de hecho, hay casos excepcionales de verdadera importancia matemática (consulte la constante de Ramanujan a continuación, que se imprimió hace algunos años como un chiste científico del Día de los Inocentes [1] ). Sin embargo, en general, deben considerarse por su valor de curiosidad o quizás para alentar a nuevos estudiantes de matemáticas en un nivel elemental.

Algunos ejemplos

Aproximantes racionales

A veces, las aproximaciones racionales simples se acercan excepcionalmente a valores irracionales interesantes. Estos se pueden explicar en términos de términos grandes en la representación de fracción continua del valor irracional, pero a menudo no se dispone de más información sobre por qué ocurren términos tan improbablemente grandes.

A menudo también se invocan aproximantes racionales (convergentes de fracciones continuas) a razones de registros de diferentes números, haciendo coincidencias entre las potencias de esos números. [2]

Muchas otras coincidencias son combinaciones de números que los ponen en la forma en que tales aproximantes racionales proporcionan relaciones cercanas.

Sobreπ

Sobre la base 2

Sobre los intervalos musicales

En música, las distancias entre notas (intervalos) se miden como proporciones de sus frecuencias, y las proporciones casi racionales a menudo suenan armoniosas. En el temperamento igual dodecafónico occidental , la relación entre frecuencias de notas consecutivas es .

Expresiones numéricas

En cuanto a los poderes deπ

Los dos lados de esta expresión difieren sólo después del 42º decimal; Esto no es una coincidencia . [15] [16]

que contiene ambosπymi

y el último tiene una precisión de 14 o 15 decimales.

Otras curiosidades numéricas

Coincidencias decimales

Coincidencias numéricas en números del mundo físico.

velocidad de la luz

La velocidad de la luz es (por definición) exactamente299 792 458  m/s , muy cerca de3,0 × 10 8  m/s (300 000 000  m/s ). Esto es pura coincidencia, ya que el metro se definió originalmente como 1 /10.000.000 de la distancia entre el polo de la Tierra y el ecuador a lo largo de la superficie al nivel del mar, y la circunferencia de la Tierra resulta ser aproximadamente 2/15 de segundo luz. [40] También es aproximadamente igual a un pie por nanosegundo (el número real es 0,9836 pies/ns).

Diámetros angulares del Sol y la Luna.

Visto desde la Tierra, el diámetro angular del Sol varía entre 31′27″ y 32′32″, mientras que el de la Luna está entre 29′20″ y 34′6″. El hecho de que los intervalos se superpongan (el primer intervalo está contenido en el segundo) es una coincidencia y tiene implicaciones para los tipos de eclipses solares que se pueden observar desde la Tierra.

aceleración gravitacional

Aunque no es constante sino que varía según la latitud y la altitud , el valor numérico de la aceleración causada por la gravedad de la Tierra en la superficie se sitúa entre 9,74 y 9,87 m/s 2 , lo que se acerca bastante a 10. Esto significa que, como resultado de la segunda Según la ley , el peso de un kilogramo de masa en la superficie de la Tierra corresponde aproximadamente a 10 newtons de fuerza ejercida sobre un objeto. [41]

Esto está relacionado con la coincidencia antes mencionada de que el cuadrado de pi es cercano a 10. Una de las primeras definiciones del metro era la longitud de un péndulo cuya media oscilación tenía un período igual a un segundo. Dado que el período de oscilación total de un péndulo se aproxima mediante la siguiente ecuación, el álgebra muestra que si se mantuviera esta definición, la aceleración gravitacional medida en metros por segundo por segundo sería exactamente igual a π 2 . [42]

El límite superior de gravedad en la superficie de la Tierra (9,87 m/s 2 ) es igual a π 2 m/s 2 con cuatro cifras significativas. Es aproximadamente un 0,6% mayor que la gravedad estándar (9,80665 m/s 2 ).

Constante de Rydberg

La constante de Rydberg , cuando se multiplica por la velocidad de la luz y se expresa como frecuencia, se aproxima a : [40]

[43]

Esta es también aproximadamente la relación entre un metro y un pie: 1 m/pie = 1 m / (0,3048 m).

Conversiones de costumbre de EE. UU. a métricas

Como lo descubrió Randall Munroe , una milla cúbica está cerca de kilómetros cúbicos (dentro del 0,5%). Esto significa que una esfera con un radio de n kilómetros tiene casi exactamente el mismo volumen que un cubo con lados de n millas. [44] [45]

La proporción de una milla a un kilómetro es aproximadamente la proporción áurea . Como consecuencia, un número de Fibonacci de millas es aproximadamente el siguiente número de Fibonacci de kilómetros.

La proporción de una milla a un kilómetro también es muy cercana (dentro del 0,006%). Es decir, donde m es el número de millas, k es el número de kilómetros y e es el número de Euler .

Una densidad de una onza por pie cúbico es muy cercana a un kilogramo por metro cúbico: 1 oz/pie 3 = 1 oz × 0,028349523125 kg/oz / (1 pie × 0,3048 m/pie) 3 ≈ 1,0012 kg/m 3 .

La proporción entre una onza troy y un gramo es aproximadamente .

Constante de estructura fina

La constante de estructura fina es cercana a ⁠ y alguna vez se conjeturó que era exactamente igual a 1/137 . [46] Su valor recomendado por CODATA es

= 1/137.035 999 177 (21)

es una constante física adimensional , por lo que esta coincidencia no es un artefacto del sistema de unidades que se utiliza.

Planeta Tierra

El radio de la órbita geoestacionaria , 42.164 kilómetros (26.199 mi) está dentro del 0,02% de la variación de la distancia de la luna en un mes (la diferencia entre su apogeo y perigeo), 42.171 kilómetros (26.204 mi), y un 5% de error de la longitud del ecuador , 40.075 kilómetros (24.901 mi).

Distancias mínimas, medias y máximas de la Luna a la Tierra con su diámetro angular visto desde la superficie terrestre, a escala

La órbita solar de la Tierra

La cantidad de segundos en un año, según el Calendario Gregoriano , se puede calcular mediante:

Este valor se puede aproximar por o 31.415.926,54 con menos del uno por ciento de error:

Ver también

Referencias

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