Problema resuelto al detalle
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Demostrar que 355/113 es la fracción más cercana a π con un denominador menor a 1000 7 pasos
Demuestra que 355/113 es la fracción más cercana a π con un denominador menor a 1000, y descubre hasta dónde llega realmente su reinado.
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Calcula primero el desarrollo. Como π = [3; 7, 15, 1, 292, …], los convergentes son 3, luego 22/7, luego 333/106, y después 355/113.
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Cada convergente proviene de los dos anteriores: multiplicas por el nuevo término y sumas el que está más atrás. Nada en ese paso necesita al propio π, solo a sus términos.
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355/113 da 3,1415929204, frente a 3,1415926536 para π. El error es 2,7 × 10⁻⁷: siete cifras significativas con tres cifras en el numerador y tres en el denominador.
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Ahora la búsqueda. Toma cada denominador del 1 al 112, elige el numerador más cercano para cada uno y conserva el resultado más próximo. El ganador es 333/106, desviado por 8,3 × 10⁻⁵. Es decir, 312 veces más lejos que 355/113.
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Amplía la búsqueda hasta 1000 y no aparece nada nuevo. 355/113 sigue siendo la fracción más cercana que existe.
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Entonces, ¿hasta dónde se mantiene? Al barrer hacia arriba, la primera fracción que la supera es 52163/16604. Eso significa que 355/113 es la fracción más cercana a π para cualquier denominador hasta 16.603.
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Y fíjate en lo que se consigue al superarla. 52163/16604 tiene un denominador 147 veces mayor y reduce el error en un 0,2%. Esa es la esencia de todo este tema. Las buenas fracciones son enormemente mejores que sus vecinas, y la siguiente mejora real queda muy arriba.
Respuesta
355/113, desviada por 2,7 × 10⁻⁷, y la fracción más cercana a π para todo denominador hasta 16.603. Dónde se detiene esto es la parte que vale la pena conocer. √2 sigue con 2, 2, 2, … para siempre y e sigue con 1, 1, 2, 1, 1, 4, 1, 1, 6, …, así que ambos patrones pueden enunciarse y demostrarse. Nadie conoce un patrón en los términos de π. Nadie sabe si se mantienen acotados, o si algún término inmenso aguarda más adelante y con él una fracción mucho mejor que 355/113. El 292 no se explica por nada. Es simplemente lo que hace π.
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Ruta de aprendizaje