المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
غزوة الحديبية والهدنة بين النبي وقريش
2024-11-01
بعد الحديبية افتروا على النبي « صلى الله عليه وآله » أنه سحر
2024-11-01
المستغفرون بالاسحار
2024-11-01
المرابطة في انتظار الفرج
2024-11-01
النضوج الجنسي للماشية sexual maturity
2024-11-01
المخرجون من ديارهم في سبيل الله
2024-11-01


Ball  
  
573   03:44 مساءً   date: 6-4-2020
Author : Apostol, T. M
Book or Source : Mathematical Analysis. Reading, MA: Addison-Wesley, 1974.
Page and Part : ...


Read More
Date: 27-10-2020 1514
Date: 6-2-2020 610
Date: 30-1-2021 962

Ball

The n-ball, denoted B^n, is the interior of a sphere S^(n-1), and sometimes also called the n-disk. (Although physicists often use the term "sphere" to mean the solid ball, mathematicians definitely do not!)

The ball of radius r centered at point {x,y,z} is implemented in the Wolfram Language as Ball[{xyz}r].

BallVolume

The equation for the surface area of the n-dimensional unit hypersphere S^n gives the recurrence relation

 S_(n+2)=(2piS_n)/n.

(1)

Using Gamma(n+1)=nGamma(n) then gives the hypercontent of the n-ball B^n of radius R as

 V_n=(S_nR^n)/n=(pi^(n/2)R^n)/((1/2n)Gamma(1/2n))=(pi^(n/2)R^n)/(Gamma(1+1/2n))

(2)

(Sommerville 1958, p. 136; Apostol 1974, p. 430; Conway and Sloane 1993). Strangely enough, the content reaches a maximum and then decreases towards 0 as n increases. The point of maximal content of a unit n-ball satisfies

(dV_n)/(dn) = (pi^(n/2)[lnpi-psi_0(1+1/2n)])/(2Gamma(1+1/2n))

(3)

= (pi^(n/2)[gamma+lnpi-H_(n/2)])/(nGamma(1/2n))

(4)

= 0,

(5)

where psi_0(x) is the digamma function, Gamma(z) is the gamma function, gamma is the Euler-Mascheroni constant, and H_n is a harmonic number. This equation cannot be solved analytically for n, but the numerical solution to

 gamma+lnpi-H_(n/2)=0

(6)

is n=5.25694... (OEIS A074455) (Wells 1986, p. 67). As a result, the five-dimensional unit ball B^5 has maximal content (Le Lionnais 1983; Wells 1986, p. 60).

The following table gives the content for the unit radius n-ball (OEIS A072345 and A072346), ratio of the volume of the n-ball to that of a circumscribed hypercube (OEIS A087299), and surface area of the n-ball (OEIS A072478 and A072479).

n V_n V_(ball)/V_(cube) S_n
0 1 1 0
1 2 1 2
2 pi 1/4pi 2pi
3 4/3pi 1/6pi 4pi
4 1/2pi^2 1/(32)pi^2 2pi^2
5 8/(15)pi^2 1/(60)pi^2 8/3pi^2
6 1/6pi^3 1/(384)pi^3 pi^3
7 (16)/(105)pi^3 1/(840)pi^3 (16)/(15)pi^3
8 1/(24)pi^4 1/(6144)pi^4 1/3pi^4
9 (32)/(945)pi^4 1/(15120)pi^4 (32)/(105)pi^4
10 1/(120)pi^5 1/(122880)pi^5 1/(12)pi^5

Let V_n denote the volume of an n-dimensional ball of radius R. Then

sum_(n=0,2,4,...)^(infty)V_n = e^(piR^2)

(7)

sum_(n=1,3,5,...)^(infty)V_n = e^(piR^2)erf(sqrt(pi)R),

(8)

so

 sum_(n=0)^inftyV_n=e^(piR^2)[1+erf(Rsqrt(pi))],

(9)

where erf(x) is the erf function (Freden 1993).


REFERENCES:

Apostol, T. M. Mathematical Analysis. Reading, MA: Addison-Wesley, 1974.

Conway, J. H. and Sloane, N. J. A. Sphere Packings, Lattices, and Groups, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, p. 9, 1993.

Freden, E. "Problem 10207: Summing a Series of Volumes." Amer. Math. Monthly 100, 882, 1993.

Le Lionnais, F. Les nombres remarquables. Paris: Hermann, p. 58, 1983.

Sloane, N. J. A. Sequences A072345, A072346, A072478, A072479, A074455, and A087299 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Sommerville, D. M. Y. An Introduction to the Geometry of n Dimensions. New York: Dover, p. 136, 1958.

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, 1986.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.