Anexo:Fórmulas que contienen a π

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La siguiente es una lista de fórmulas importantes que involucran la constante matemática π (pi). Muchas de estas fórmulas se pueden encontrar en el artículo principal sobre el número π.

Geometría euclidiana

donde C es la circunferencia del círculo, d es el diámetro y r es el radio. Más generalmente:

donde A es el área del círculo. Más generalmente,

donde L y w son, respectivamente, el perímetro y el ancho de cualquier curva de ancho constante.

donde A es el área demarcada por una elipse con semieje mayor a y semieje menor b.

donde C es la circunferencia de una elipse con semieje mayor a y semieje menor b y son las iteraciones aritméticas y geométricas de , la media aritmético-geométrica de a y b con los valores iniciales y .

donde A es el área entre la bruja de Agnesi y su recta asintótica; r es el radio del círculo que lo define.

donde A es el área de un squircle con radio menor r y es la función gamma.

donde A es el área de una epicicloide con el círculo más pequeño de radio r y el círculo más grande de radio kr ( ), asumiendo que el punto inicial se encuentra en el círculo más grande.

donde A es el área de una rosa con frecuencia angular k ( ) y amplitud a.

donde L es el perímetro de la lemniscata de Bernoulli con distancia focal c.

donde V es el volumen de una esfera y r es el radio.

donde SA es el área de superficie de una esfera y r es el radio.

donde H es el hipervolumen de la triple esfera y r es el radio.

donde SV es el volumen de superficie de la triple-esfera y r es el radio.

Polígonos convexos regulares

Suma S de los ángulos internos de un polígono regular convexo de n lados:

Área A de un polígono regular convexo con n lados y lados de longitud s:

Radio inscrito r de un polígono regular convexo con n lados y lados de longitud s :

Circunradio R de un polígono regular convexo con n lados y lados de longitud s:

Física

  • Período aproximado de un péndulo simple de pequeña amplitud:
  • Periodo exacto de un péndulo simple con amplitud. ( es la media aritmético-geométrica):

Un problema que involucra "bolas de billar que chocan":

es el número de colisiones realizadas (en condiciones ideales, con elasticidad perfecta y sin fricción) por un objeto de masa m inicialmente en reposo entre una pared fija y otro objeto de masa b 2 N m, cuando es golpeado por el otro objeto. [1] (Esto da los dígitos de π en base b hasta N dígitos después del punto de base).

Fórmulas que dan π como resultado

Integrales

(el doble de la integral de un semicírculo para obtener el área del círculo unitario)
[2] (véase también distribución de Cauchy )
(véase integral de Dirichlet )
(cuando el camino de integración gira una vez en sentido antihorario alrededor de 0. Véase también la fórmula integral de Cauchy).
(véase la integral gaussiana).
(Newton, Second Letter to Oldenburg, 1676) [3]
[4]
(donde es la media aritmético-geométrica; véase también la integral elíptica)

Nótese que los integrandos simétricos , que tienen la forma también se pueden traducir a la forma .

Series infinitas eficientes

(véase también doble factorial)
(Serie Madhava )

Las siguientes fórmulas son eficientes para calcular dígitos binarios arbitrarios de π:

(véase el algoritmo de Chudnovsky)
(véase también la prueba de que 22/7 es mayor que π ).

Serie de Plouffe para calcular dígitos decimales arbitrarios de π: [5]

(véase: Srinivasa Ramanujan, serie Ramanujan-Sato)

Otras series infinitas

[6]
(ver también problema de Basilea y función zeta de Riemann )
[7]
(ver fórmula de Leibniz para pi)
(Newton, Second Letter to Oldenburg, 1676) [3]
( Serie Madhava )

En general,

donde es el número de Euler . [8]

(ver coeficientes de Gregory)
(donde es el factorial ascendente) [9]
(Serie Nilakantha )
(dónde es el enésimo número de Fibonacci )
(dónde es la función de suma de divisores )
(donde es el número de factores primos de la forma de ) [10] [11]
(donde es el número de factores primos de la forma de ) [12]
[13]

Las dos últimas fórmulas son casos especiales de

que generan infinitas fórmulas análogas para cuando

Algunas fórmulas que relacionan π y números armónicos se pueden ver aquí. Otras series infinitas que contienen a π son: [14]

donde es el símbolo de Pochhammer para el factorial ascendente. Véase también Serie Ramanujan-Sato.

Fórmulas tipo Machin

(la fórmula original de Machin)

Productos infinitos

(Euler)
Donde los numeradores son los números primos impares; cada denominador es el múltiplo de cuatro más cerca del numerador.

Representación de un producto infinito a partir de un límite:

[15]

Fórmulas arcotangentes

donde tal que .

donde es el k-ésimo número de Fibonacci.

cuando y , , son números reales positivos (see Identidades trigonométricas). Un caso especial es:

Funciones complejas

(Identidad de Euler)

Las siguientes equivalencias son verdaderas para cualquier número complejo :

[16]

Además

Suponemos que una red es generada por dos períodos . Definimos los quasi-periodos de esta red con y donde es la función zeta de Weierstrass ( y son independientes de ). Entonces los periodos y quasi-periodos son relacionados con la identidad de Legendre:

Fracciones continuas

[17]
(Ramanujan, es la constante de la lemniscata)
[17]

Para más información sobre la cuarta fórmula, véase: Fracción continua de Euler.

Algoritmos iterativos

Asintóticas

Inversiones hipergeométricas

Misceláneas

Véase también

Referencias

Otras lecturas

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