RATIONAL ARITHMETIC WITH A ROUND-OFF

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Computer calculations in floating-point arithmetic are always approximate. In contrast, calculations in rational arithmetic (for example, in computer algebra) are always absolutely precise and reproducible both on other computers and (theoretically) manually. Therefore, such calculations can be demonstrative in the sense that the proof obtained with their help is no different from the traditional one. However, such calculations are usually impossible in a sufficiently complex problem due to limited memory and time resources. We propose a mechanism for rounding off rational numbers in calculations in rational arithmetic, which solves this problem (of resources), i.e. the calculations can still be demonstrative, but no longer require unlimited resources. A number of examples of the implementation of standard numerical algorithms in this arithmetic are given. The results have applications to analytical number theory.

About the authors

V. P Varin

Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS

Email: varin@keldysh.ru
Moscow, 125047 Russia

References

  1. Borwein J., Bailey D., Gigensohn R. Experimentation in Mathematics: computational paths to discovery. A K Peters, Natick. 2004.
  2. Арнольд В. И. Экспериментальная математика. М.: ФАЗИС, 2005.
  3. Hammer R., et.al. Numerical Toolbox for Verified Computing I. Springer, 1993.
  4. Appel K., Haken W. Solution of the Four Color Map Problem // Scientific American. 1977. V. 237. N 4. P. 108–121.
  5. Рухович Ф. Д. Внешние биллиарды вне правильных многоугольников: ручной случай // Изв. РАН. Сер. матем. 2022. Т. 86. No 3. С. 105–160.
  6. Варин В. П. Преобразование последовательностей в доказательствах иррациональности некоторых фундаментальных констант // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2022. Т. 62. N 10. С. 1587–1614.
  7. Варин В. П. Аппроксимация дифференциальных операторов с учетом граничных усло- вий // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2023. Т. 63. N 8. С. 1251–1271.
  8. Хинчин А. Я. Цепные дроби. М.: Гостехиздат, 1961.
  9. Воробьев Н. Н. Числа Фибоначчи. М.: Наука, 1984.
  10. Hairer, et. al. Solving Ordinary Differential Equations I. Nonstiff Problems. 2nd ed. Berlin, Springer. 1993.
  11. Weniger E. J. Nonlinear sequence transformations for the acceleration of convergence and the summation of divergent series // Comput. Phys. Rep. North-Holland. Amsterdam, 1989. V. 10. P. 189–371.
  12. Brent R. P. Computation of the Regular Continued Fraction for Euler’s Constant // Math. of Comput. 1977. V. 31. No 139. P. 771–777.
  13. Serret M. J.-A. Oeuvres de Lagrange. Vol. 2. Gauthier-Villars. Paris. (M DCCC LXVIII).
  14. Брюно А. Д. Разложение алгебраических чисел в цепные дроби // Ж. вычисл. матем. и ма- тем. физ. 1964. Т. 4. No 2. С. 211–221.
  15. Knuth D. E. The Art of Computer Programming. 3rd ed. Vol. 2. 1998. Addison Wesley Longman.
  16. Haas A. The relative growth rate for partial quotients // New York J. Math. 2008. V. 14. P. 139–143.
  17. Roth K. F. Rational approximations to algebraic numbers // Mathematika. 1955. V. 2. Part 1. No 3. P. 1–20.
  18. Stark H. M. An explanation of some exotic continued fractions found by Brillhart // in: A.O.L. Atkin, B.J. Birch (ed.), Computers in Number Theory. Science Research Council Atlas Symposium N 2. Oxford, Academic Press, 1971.
  19. Lévy P. Sur le lois de probabilité dont dépendent les qoutients complets et incomplets d’une fraction continue // Bull. Scc. Math. 1929. V. 57. P. 178–194.
  20. Borwein J., et. al. Neverending Fractions. An Introduction to Continued Fractions. Australian Mathematical Society Lecture Series: 23. 2014.
  21. Brun V. Ein Satz über Irrationalität // Arkiv for Mathematik og Naturvidenskab (Kristiania), 1910. V. 31. No 3. P. 3–6.
  22. Butler L. A. A useful application of Brun’s irrationality criterion // Expo. Math. 2015. V. 33. P. 121–134.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».