Полуцелое число

редактировать

В математике, полуцелое число - это число в форме

n + 1 2 {\ displaystyle n + {1 \ over 2}}

n + {1 \ over 2}

, где $n {\ displaystyle n}$ $n$ - это целое число. Например,

4 ⁄ 2, 7/2, −13/2, 8.5

- все полуцелые числа. Полуцелое число, возможно, является неправильным, поскольку набор может быть неправильно истолкован, чтобы включать такие числа, как 1 (т.е. половина целого числа 2). Такое имя, как «целое число плюс половина», может быть более представительным, но «полуцелое число» - традиционный термин. Полуцелые числа встречаются в математике достаточно часто, поэтому удобно использовать отдельный термин.

Обратите внимание, что уменьшение целого числа вдвое не всегда дает полуцелое число; это верно только для нечетных целых чисел. По этой причине полуцелые числа также иногда называют полунечетными целыми . Полуцелые числа являются частным случаем диадических рациональных чисел (числа, полученные делением целого числа на степень двойки ).

Содержание

1 Обозначение и алгебраическая структура
2 Использование
- 2.1 Упаковка сфер
- 2.2 Физика
- 2.3 Объем сферы
3 Ссылки

Обозначения и алгебраическая структура

Часто набор всех полуцелых чисел обозначается

Z + 1 2. {\ Displaystyle \ mathbb {Z} + {1 \ over 2}.}

{\ mathbb Z} + {1 \ over 2}.

Целые и полуцелые числа вместе образуют группу при операции сложения, которая может быть обозначено

1 2 Z {\ displaystyle {\ frac {1} {2}} \ mathbb {Z}}

{\ frac {1} {2}} {\ mathbb Z}

Однако эти числа не образуют кольцо, потому что произведение два полуцелых числа сами по себе не могут быть полуцелыми.

Использует

Упаковка сфер

Самая плотная решетчатая упаковка из единичных сфер в четырех измерениях (так называемая D4решетка ) помещает сферу в каждую точку, координаты которой являются целыми или полуцелыми числами. Эта упаковка тесно связана с Hur witz целые числа : кватернионы, действительные коэффициенты которых являются целыми или полуцелыми числами.

Физика

В физике принцип исключения Паули является результатом определения фермионов как частиц, имеющих спины, которые являются полуцелыми числами.

уровни энергии элемента квантовый гармонический осциллятор встречается с полуцелыми числами, поэтому его самая низкая энергия не равна нулю.

Объем сферы

Хотя функция факториал определена только для целочисленных аргументов, его можно расширить до дробных аргументов с помощью гамма-функции . Гамма-функция для полуцелых чисел является важной частью формулы для объема n-мерного шара радиуса R,

V n (R) = π n / 2 Γ (n 2 + 1) Р п. {\ displaystyle V_ {n} (R) = {\ frac {\ pi ^ {n / 2}} {\ Gamma ({\ frac {n} {2}} + 1)}} R ^ {n}.}

V_ {n} (R) = {\ frac {\ pi ^ {{n / 2}}} {\ Gamma ({\ frac {n} {2 }} + 1)}} R ^ {n}.

Значения гамма-функции на полуцелых числах являются целыми кратными квадратного корня из pi :

Γ (1 2 + n) = (2 n - 1)! ! 2 N π знак равно (2 N)! 4 н н! π {\ displaystyle \ Gamma \ left ({\ frac {1} {2}} + n \ right) = {\ frac {(2n-1) !!} {2 ^ {n}}} \, {\ sqrt {\ pi}} = {(2n)! \ over 4 ^ {n} n!} {\ sqrt {\ pi}}}

\ Gamma \ left ({\ frac { 1} {2}} + n \ right) = {\ frac {(2n-1) !!} {2 ^ {n}}} \, {\ sqrt {\ pi}} = {(2n)! \ более 4 ^ {n} n!} {\ sqrt {\ pi}}

где n !! обозначает двойной факториал.

Ссылки