一个含根号的无限循环,神一般的拉马努金居然心算就给出了答案!
今天我们再来见识一下,那个最接近神的男人——拉马努金,到底有多么恐怖!

我们今天讨论的问题是:
求值:√{2-√[2+√(2+…)]}=?

我在之前的文章中曾经介绍过一个类似的问题。
求值:√{6+√[6+√(6+…)]}=?

采用的方法是,首先证明此极限存在,再假设其极限为a。
设a=√{6+√[6+√(6+…)]}
易证明0<a≤3
a^2=6+√[6+√(6+…)]=6+a
a^2-a-6=0
a=3或a=-2
0<a≤3
a=-2<0,舍掉
a=3,成立
√{6+√[6+√(6+…)]}=3

看上去,我们完全可以用类似的方法来求出这个式子。
设x=√{2-√[2+√(2+…)]}
=√{2-√[2+√(2+x)]}
x^2=2-√[2+√(2+x)]
2-x^2=√[2+√(2+x)]
(2-x^2)^2=2+√(2+x)
x^4-4x^2+4=2+√(2+x)
x^4-4x^2+2=√(2+x)
(x^4-4x^2+2)^2=2+x
但是,这是一个一元八次方程,我们根本无法进一步求解。

接下来我们来看看拉马努金是如何站在神的视角藐视众生的。
据传,拉马努金当时看到这个问题时,连笔都没有动一下,就给出了答案:
2sin10°
你不要惊讶为什么无限根号的结果居然是一个三角函数,你需要惊讶的是拉马努金又一次没有给出过程,只给出了正确答案。
在拉马努金眼里,解如此简单的问题是不需要过程的,只需要灵光乍现即可。至于灵光从哪里来,那当然是来自娜玛卡尔女神的指引。
就如同娜玛卡尔女神在梦中指引我写下拉马努金公式一般。
这个公式同样没有留下证明过程。

所以,我们现在唯一能做的就是验证结论的正确性。
x=2sin10°=√[4(sin10°)^2]
根据三角函数降幂公式:
1+cos(2α)=2(cosα)^2
1+cos(2α)=2[1-(sinα)^2]
1-cos(2α)=2(sinα)^2

x=2sin10°=√[4(sin10°)^2]
=√[2×2(sin10°)^2]=√2(1-cos20°)
=√(2-2cos20°)
2cos20°=√[4(cos20°)^2]
=√[2×2(cos20°)^2]=√2(1+cos40°)
=√(2+2cos40°)
2cos40°=√[4(cos40°)^2]
=√[2×2(cos40°)^2]=√2(1+cos80°)
=√(2+2cos80°)
cos80°=cos(90°-10°)=sin10°

将以上结论连列起来:
x=2sin10°=√(2-2cos20°)
=√[2-√(2+2cos40°)]
=√{2-√[2+√(2+2cos80°)]}
=√{2-√[2+√(2+2sin10°)]}
=√{2-√[2+√(2+x)]}
x=√{2-√[2+√(2+x)]}
完全符合我们一开始假设的结论。
至此,我们可以确定拉马努金给出的结论是完全正确的。
√{2-√[2+√(2+…)]}=2sin10°

其实,回顾刚才的验证过程,我们可以发现,其关键点是发现了:
10°×2=20°
20°×2=40°
40°×2=80°
90°-80°=10°
进而形成循环关系,拉马努金这种对数字超高的敏感度,不得不让人感到叹服!