Los constantes son los números verdaderos o los valores numéricos que son perceptiblemente interesantes de cierta manera. El " del término; constant" se utiliza para los constantes matemáticos y para los constantes físicos pero con significados absolutamente diversos.

Uno habla siempre definible, y casi siempre también computable, constantes matemáticos - constante de Chaitin que es una excepción notable. Sin embargo para algunos los constantes matemáticos computables solamente se saben los cálculos muy aproximados.

Al ocuparse de constantes dimensionful físicos, un sistema de unidades debe ser elegido. A veces, una unidad se define en términos de otra unidad. Por ejemplo, el metro se define como 1/(299 \ 792 \ 458) de un luz-segundos . Esta definición implica eso, en las unidades métricas que la velocidad de la luz en vacío es exactamente \ 458 metros 299 \ 792 por segundo . Ningún aumento en la precisión de la medida de la velocidad de la luz podía alterar este valor numérico expresado en metros por segundo.

Constantes matemáticos

considera también:

l constante matemático

Ubicuo en muchos diversos campos de la ciencia, tales constantes que se repiten incluyen el \ pi, el e y los constantes de Feigenbaum que se ligan a los modelos matemáticos usados para describir fenómenos físicos, la geometría euclidiana, el análisis y los mapas logísticos respectivamente. Sin embargo, los constantes matemáticos tales como constante y el cociente de oro de Apéry ocurren inesperado fuera de matemáticas.

constante \ pi de Archimedes

pi, aunque teniendo una definición natural en la geometría euclidiana (la circunferencia de un círculo del diámetro 1), se puede encontrar en muchos diversos lugares en matemáticas. Los ejemplos dominantes incluyen el integral gausiano en el análisis complejo, raíces de nth de la unidad en la teoría de número y las distribuciones de Cauchy en la probabilidad . Sin embargo, su universalidad no se limita a las matemáticas. De hecho, las varias fórmulas en la física, tal como principio de incertidumbre de Heisenberg, y constantes tales como el constante cosmológico llevan el pi constante. La presencia de pi en los principios físicos, las leyes y las fórmulas puede tener explicaciones muy simples. Por ejemplo, culombio ley, describiendo inverso cuadrado proporcionalidad de magnitud electrostático fuerza entre dos eléctrico carga y su distancia, indica eso, en SI unidad, F = \ frac {1} {} pi \ varepsilon_0 \ frac de 4 \ {\ se fue|q_1 q_2 \ derecho|} {r^2} .

El crecimiento exponencial - o Napier - e constante

El constante del crecimiento exponencial aparece en muchas partes de matemáticas aplicadas. Por ejemplo, como el suizo Jacob Bernoulli descubierto, e del matemático \, se presenta en el interés compuesto . De hecho, una cuenta que comienza en $1, y rinde 1+R \, los dólares de en el interés simple, rendirá el e^R \, los dólares de con el composición continuo. el e \, también tiene usos a la teoría de las probabilidades, donde se presenta de una manera relacionada no obviamente con el crecimiento exponencial. Suponer que un jugador juega una máquina tragaperras con la que está en probabilidad y juegos de n él los tiempos de n. Entonces, para n grande (tal como millón) la probabilidad que el jugador no ganará nada es (aproximadamente) 1/e \, . Otro uso del e \, , también descubierto en parte por Jacob Bernoulli junto con el francés Pedro Raymond de Montmort del matemático está en el problema de los Derangements también conocidos como el problema del cheque del sombrero del . Aquí invitan las huéspedes del n a un partido, y en la puerta los cheques de cada huésped su sombrero con el mayordomo que entonces los pone en etiquetado encajonan. Pero el mayordomo no sabe el nombre de las huéspedes, y así que debe ponerlas en las cajas seleccionadas al azar. El problema de Montmort es: cuál es la probabilidad que el ningunos de los sombreros consigue puesto en la caja derecha. La respuesta es p_n = 1 \ frac {1} {1!}+ \ frac {1} {2!}- \ frac {1} {3!}^n + \ cdots+ (- 1) \ frac {1} {n!} y como el n del número \, de huéspedes tiende al infinito, el p_n \, los acercamientos 1/e de \, el .

El \ alpha de los constantes de Feigenbaum y \ delta

Las iteraciones de mapas continuos sirven como los ejemplos más simples de los modelos para los sistemas dinámicos nombrados después matemático Mitchell Feigenbaum, los dos constantes del físico de Feigenbaum que aparecen en tales procesos iterativos: son invariants matemáticos de los mapas logísticos con los puntos máximos cuadráticos y sus diagramas de la bifurcación

El mapa logístico es un trazado polinómico, citado a menudo como ejemplo arquetipo de cómo el comportamiento caótico puede presentarse de ecuaciones dinámicas no lineares muy simple . El mapa fue popularizado en un papel seminal 1976 por el inglés Roberto mayo del biólogo, en parte como análogo modelo demográfico del tiempo discreto a la ecuación logística primero creada por el Pedro François Verhulst . La ecuación de diferencia se piensa para capturar los dos efectos o reproducciones y hambres.

de Apéry \ zeta constantes (3)

A pesar de ser un valor especial de la función de zeta de Riemann, constante de Apéry se presenta naturalmente en un número de problemas físicos, incluyendo en los términos second- y third-order cociente giromagnético de s del electrón del el ', computados usar la electrodinámica de Quantum. También, Pascal Wallish observó que \ raíz cuadrado {} \ - \ zeta (3)} del approxeq de m_n/m_e \ del frac {3} {\ raíz cuadrada {\ varphi}, donde está la masa del neutrón, la masa y el cociente el m_n, \ varphi del m_e de oro del electrón respectivamente.

El de oro \ varphi del cociente

class=" del class=" del F \ (n \ derecho) = dejado \ frac {\ ^n del varphi^n- (1 \ varphi)} {\ raíz cuadrada 5} class=" del An para el número de Fibonacci de nth que implica el cociente de oro .

El \ varphi del número da vuelta para arriba con frecuencia en la geometría, particularmente en figuras con la simetría pentagonal . De hecho, la longitud diagonal de s de Pentagon de un regular el 'es tiempos del \ varphi su lado. Las cimas de un Icosahedron regular son las de los rectángulos de oro tres mutuamente ortogonal también, él aparecen en la secuencia de Fibonacci, relacionada con el crecimiento por la repetición .

Adolfo Zeising, cuyos intereses principales eran matemáticas y filosofía, encontró el cociente de oro expresado en el arreglo de ramas a lo largo de los vástagos de plantas y de las venas en hojas. Él amplió su investigación a los esqueletos de animales y de los branchings de sus venas y nervios, a las proporciones de compuestos químicos y a la geometría de los cristales incluso al uso de la proporción en esfuerzos artísticos. En estos fenómenos él vio el funcionamiento de oro del cociente como ley universal. Zeising escribió en 1854:

El cociente de oro del

es una ley universal en la cual se contiene el tierra-principio de esfuerzo todo formativo para la belleza y lo completo en los reinos de la naturaleza y arte, y la cual impregna, como ideal espiritual supremo, todas las formas de las estructuras y las proporciones, es cósmico o individual, el orgánico o el inorgánico, el acústico o el óptico; cuál encuentra su realización más completa, sin embargo, del form.
humano

El constante \ gamma de Euler-Mascheroni

El Euler-Mascheroni constante es un constante que se repite en la teoría de número . El francés De la Vallée Poussin del matemático probado en 1898 que al tomar cualquier número entero positivo n y dividiéndolo por cada número entero positivo m menos que n, la fracción del promedio por la cual el cociente n/m falta el número entero siguiente tiende al \ gamma mientras que n tiende al infinito . Asombrosamente, este promedio no tiende a una mitad. El constante de Euler-Mascheroni también aparece en teorema de Merten el tercer y tiene relaciones a la función gamma, a la función de zeta y a muchos diversos integrales y series . La definición del constante de Euler-Mascheroni exhibe un acoplamiento cercano entre el discreto y el continuo (véase las curvas a la derecha).

constante \ lambda de Conway

class=" del class=" del \ comienza {matriz} 1 \ \ 11 \ \ 21 \ \ 1211 \ \ 111221 \ \ 312211 \ \ \ los vdots \ extremo {matriz} class=" del de s de Conway el 'Mirar-y-dice la secuencia

constante de Conway es el índice de crecimiento invariante de todas las secuencias derivadas que similares al Mirar-y-dicen la secuencia (excepto dos unos triviales). Es dado por la raíz verdadera positiva única de un polinómico del grado 71 con coeficientes del número entero.

K constante de Khinchin

Si un r del número verdadero \, se escribe usar la fracción continua simple r=a_0+ \ frac {1} {a_1+ \ el frac {1} {a_2+ \ el frac {1} {a_3+ \ los puntos}}} , después, como ruso Khinchin del matemático probado en 1934, el límite como n \, tiende al infinito que existe el ^ del del medio geométrico (a_1a_2 \ a_n de los puntos) {1/n} , y, a excepción de un sistema de la medida 0, este límite es un constante, constante de Khinchin.

Constantes físicos

considera también:

constante de la comprobación

En la física, los constantes universales aparecen en las ecuaciones teóricas básicas sobre las cuales los restos enteros de la ciencia o son las características de las partículas fundamentales de la física cuyo se constituye toda la materia (la carga e del electrón, la masa m_e del electrón y el constante \ alpha de la Fino-estructura ).

La velocidad de la luz c y de h constante de Planck

La velocidad de la luz y constantes de Planck son ejemplos de las cantidades que ocurren naturalmente en la formulación matemática de ciertas teorías físicas fundamentales, el anterior en teorías de s del maxwell 'teoría de s campos magnéticos eléctricos del vendedor de James del y y Albert Einstein 'de la relatividad, y este 3ultimo en teoría de quántum. Por ejemplo, en la relatividad especial, la masa y la energía son equivalentes: E=mc^2 \, donde está el constante c^2 \, de la proporcionalidad. En los mecánicos de Quantum, la frecuencia de la energía y de un fotón es relacionada por el E=h \ NU \, .

Velocidad de luz es también utilizado expresar otro fundamental constante por ejemplo eléctrico constante \ epsilon_0= (4 \ pi 10^ {- 7} c^2)^ {- 1} \, , constante k=10^ {- 7} c^2 \, y la impedancia característica del vacío Z_0=4 \ pi10^ {- 7} c \, del culombio.

La carga e del electrón y el electrón forman m_e

La carga del electrón y la masa del electrón son ejemplos de los constantes que caracterizan el básico, o elementales, las partículas que constituyen la materia, tal como el electrón, partícula alfa, protón, neutrón, Muon, y pión . Muchos constantes se pueden expresar usar, fundamental \, de los constantes del h, \, de c e. es una característica de un Supercurrent (corriente eléctrica superconductora) que el que el flujo magnético que pasaba con cualquier área limitó por tal corriente sea cuantificado . magnético flujo quántum \ Phi_0=hc/(2e) \, es un constante físico, pues es independiente del material subyacente mientras sea un superconductor . También, fundamental Fino-estructura constante \ alpha= \ mu_0ce^2/(2h) \, a donde está apenas un constante la permeabilidad del \ mu_0 del espacio libre numérico igual.

Curiosidades matemáticas, hechos físicos específicos y constantes sin especificar

Representantes simples de sistemas de números

class=" del class=" del c= \ del sum_ {j=1} \ 10^ infty {- j!}=0. ¡\ underbrace {\ ^ del overbrace {110001} {3! ¡\, _ 000000000000000001 de los dígitos}} {4! \, dígitos} 000 \ puntos \, class=" del constante de Liouville es un ejemplo simple de un número trascendental .

Algunos constantes, tales como la raíz cuadrada de dos, de constante y = constante \ color {negro} 0 de Liouville del C_ de Champernowne {del 10}. \ el color 1 {azul} \ color {negro} 2 \ color 3 {azules} \ color {negro} 4 \ color 5 {azules} \ color {negro} 6 \ color 7 {azules} \ color {negro} 8 \ color 9 {azules} \ color {negro} 10 \ color 11 {azules} \ color {negro} 12 \ color 13 {azules} \ color {negro} 14 \ color 15 {azules} \ color {negro} 16 \ dots no es invariants matemáticos importantes sino conserva el interés que es representantes simples de sistemas de los números especiales, los números irracionales ref>, los números trascendentales ref> y los números del Normal (en la base 10) respectivamente. El descubrimiento de los números irracionales se atribuye generalmente al pitagórico Hippasus de Metapontum que probó, más probable geométrico, la irracionalidad del \ raíz cuadrada {2} y el constante de Liouville, nombrado después francés José Liouville del matemático, era el primer número trascendental construido nunca.

constante \ Omega de Chaitin

En el subcampo de informática de la teoría de información algorítmica, constante de Chaitin es el número verdadero que representa la probabilidad que una máquina al azar-elegida de Turing parará, formada de una construcción debido al Argentina - americano Gregorio Chaitin del informático del matemático y. Graciosamente, constante de Chaitin, aunque el no ser el computable, él ha sido el probado el normal trascendental de y.

Constantes que representan características físicas de elementos

Tales constantes representan características de ciertos objetos físicos tales como los elementos químicos que los ejemplos de incluyen la densidad, punto de fusión y calor de la fusión . Algunas de las características del oro se enumeran en la caja a la derecha.

Constantes sin especificar

Cuando están sin especificar, los constantes indican las clases de objetos similares, comúnmente funciones, las igualan todo hasta un constante - o, técnicamente hablando, semejanza hasta un constante. Tales constantes aparecen con frecuencia al ocuparse de los integrales y las ecuaciones diferenciales sin embargo sin especificar, tienen un valor específico, que no es a menudo importante.

En integrales

Los integrales indefinidos se llaman indefinidos porque sus soluciones son solamente únicas solamente hasta un constante. Por ejemplo, al trabajar sobre el campo del \ internacional \ lechuga romana x \ dx= \ pecado x+C de los números verdaderos donde está un número el C \, , el constante de la integración, verdadero fijo arbitrario. Es decir lo que el valor del C \, , de distinguiendo el \ el pecado x+C \, con respecto a x \, de siempre rinde el \ a lechuga romana x \, a .

En ecuaciones diferenciales

En una manera similar, los constantes aparecen en las soluciones a las ecuaciones diferenciales donde se dan no bastantes valores iniciales o las condiciones de límite . Por ejemplo, el y'(de la ecuación diferencial ordinaria x)=y (x) \, tiene el Ce^x de la solución \, donde está un constante el C \, arbitrario.

Al ocuparse de las ecuaciones diferenciales parciales, los constantes pueden ser las funciones, constante con respecto a algunas variables (pero no no necesario todos). Por ejemplo, el PDE \ el frac {\ la f parcial (x, y)} {\ x parcial} =0 tiene f de las soluciones (x, y)=C (y) \, donde C (y) \, es una función arbitraria en el variable y \, .

Notación

Representación de constantes

Diversos símbolos se utilizan para representar y para manipular constantes, tales como 1 \, , \ pi \, y \ epsilon_0 \, . Es común, en matemáticas y la física, expresar el valor numérico de un constante dando a su la extensión decimal . Por dos razones esta representación puede causar problemas. Primero, aunque los números racionales todos tienen una extensión decimal finita o de nunca-repetición, algunos números no tienen tal expresión y por lo tanto sería imposible dar totalmente su valor usar este método. También, la extensión decimal de un número no es necesario única.999… y 1 de los números es equivalente, que es ellos representa iguales constantes.

Observar eso que encuentra las extensiones decimales de constantes ha estado a menudo de interés a mucha gente. Algunos de matemático constante, por ejemplo \ pi, \, e, \, \ raíz cuadrado {2} tienen sobre 10^ {11} \, dígitos sabidos y algoritmos muy rápidos de (cientos mil millones) en cuanto a constante de Apéry, tener ser construido. En la física, es importante saber los valores numéricos de los constantes fundamentales con alta exactitud por lo menos dos razones, las primeras para alcanzar descripciones cuantitativas exactas del universo físico y del segundo para probar la consistencia y la corrección totales de las teorías básicas de la física.

class=" del class=" del G= \ ido. \ comenzar {matriz} 3 \ underbrace {\ uparrow \ ldots \ uparrow} 3 \ \ \ \ \ 3 \ uparrow \ uparrow \ uparrow \ uparrow 3 \ extremo {matriz} del underbrace {\ los vdots} \ derecho \} \ texto {64 capas} class=" del número de Graham definido usar la notación del Up-arrow.

Sucede que algunos constantes diferencian tanto de la clase generalmente que una notación especial se debe inventar para representarlos. El número de Graham es tal ejemplo cuando se utiliza la notación del up-arrow de Knuth.

Comúnmente, los constantes en las ciencias físicas se representan usar la notación científica, con, cuando son apropiados, la inexactitud - o el error de medida - atado. Al escribir Planck constante h=6.626 \ 068 \ 96 (33) \ época 10^ {- 34} \ \ mbox {J} \ cdot \ mbox {s} él es significado que h= (6.626 \ 068 \ 96 \ plusmn 0.000 \ 000 \ 003 \ 3) \ época 10^ {- 34} \ \ mbox {J} \ cdot \ mbox {} \, de s . Solamente se demuestran las figuras significativas y una mayor precisión sería figuras superfluas, adicionales que vienen de inexactitudes experimentales. Al escribir Isaac Newton 's gravitacional constante G = \ se fue (6.00067 \ derecho) \ época 10^ {- 11} \ \ mbox {m} ^3 \ \ mbox {kilogramo} ^ {- 1} \ \ mbox {s} ^ {- 2} \, se dan solamente que 6 figuras significativas.

Para los constantes matemáticos, puede estar de interés de representarlos usar las fracciones continuas para realizar varios estudios, incluyendo análisis estadístico. Muchos constantes matemáticos tienen una forma analítica, de que son ellos pueden construido usar las operaciones bien conocidas que se prestan fácilmente al cálculo. Sin embargo, constante de Grossman no tiene ninguna forma analítica sabida.

Simbolización y nombramiento de constantes

La simbolización de constantes con las letras es los medios frecuentes de hacer la notación más sucinta. Una convención estándar, instigada por el Euler en el siglo XVIII, es utilizar letras minúsculas del principio del a latino del alfabeto, de b, de c, \ de los puntos \, de o del del alfabeto griego \ de la alfa, \ del, beta \, \ gamma, \ puntos \, al ocuparse de constantes en general.

class=" del class=" del E_B constante de Erdős-Borwein \, de Embree-Trefethen de
\ beta* constante \, constante de Brun de
para la prima B_2 del gemelo \, sin valor \ aleph_0 del aleph del número cardinal del R_ \ infty
del constante de Rydberg de
class=" del Different de notation.

Sin embargo, para constantes más importantes, los símbolos pueden ser más complejos y tener una letra adicional, un asterisco, un número, un Lemniscate o utilizar diversos alfabetos tales como hebreo, cirílico o gótico,…).

Constantes de amontonamiento

Una práctica común en la física está a los constantes del terrón, de simplificar las ecuaciones y las manipulaciones algebraicas. Por ejemplo, el culombio constante \ kappa = (4 \ pi \ epsilon_0) ^ {- 1} \, es apenas el \ epsilon_0 \, , \ pi \, y 4 \, amontonado junto. También, combinar viejos constantes no hace necesario el fundamental del nuevo menos. Por ejemplo, - notablemente sin dimensiones Fino-estructura constante \ alpha= \ mu_0ce^2/(2h) \, es un constante fundamental de la electrodinámica del quántum y en la teoría de quántum de la interacción entre el Muons de los electrones y los fotones

Una notación más simplifier: el Avogadro N_a constante

El Avogadro constante es el número de entidades en un topo, de uso general en la química, donde están a menudo los átomos las entidades o unidad de las moléculas su es topo inverso. Sin embargo, el topo que es un módulo editado, podemos considerar el Avogadro constante sin dimensiones, y, contrariamente a la velocidad de la luz, el constante de Avogadro no convierte unidades, sino actúa como factor de escala para ocuparse prácticamente de los grandes números

Misterio y estética detrás de constantes

class=" del class=" del e^ {i \ pi} +1=0 \, class=" del identidad de Euler que relaciona cinco del constants. matemático más importante

Para algunos autores, los constantes, matemáticos o la comprobación pueden ser misteriosos, hermosos o fascinadores. Por ejemplo, el inglés Glaisher (1915) del matemático escribe

Durante los años 20 hasta su muerte, el británico Eddington del astrofísico concentró cada vez más en lo que él llamó " " fundamental de la teoría ; cuál fue pensada para ser una unificación de la teoría de quántum, de la relatividad y de la gravitación . Él progresó al principio a lo largo de " traditional" líneas, pero casi dado vuelta cada vez más a un análisis numerological de los cocientes sin dimensiones de constantes fundamentales. En una manera similar, el teórico Paul Dirac del físico británico estudió los cocientes de la comprobación fundamental constantes para construir su hipótesis de los grandes números.

Ver también

Constante astronómico del
del constante matemático constante del
de la comprobación Número escalar del
del coeficiente del
Constante del
de la función constante del constante cosmológico del
de la integración

.

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