El (no tan) misteriós nombre pi (Capítol 1)

Avui toca un post de matemàtiques, concretament el primer d'una sèrie dedicada al nombre pi. Sí, aquell nombre que, a l'escola, ens van explicar que tenia un valor aproximat de 3,1416 i que més endavant vam saber que era un nombre irracional, és a dir, que la seva seqüència de decimals no segueix cap patró repetitiu, com sí passa amb els nombres racionals (per exemple, el nombre 1/11 té l'expressió decimal 0,09090909... en què el grup de dígits 09 es va repetint fins a l'infinit).

Segurament alguns de vosaltres us haureu demanat d'on surt aquest nombre tan estrany que representa la relació entre el diàmetre d'una circumferència i el seu perímetre. És a dir, per a totes les circumferències de l'Univers:

perímetre = pi * diàmetre

En aquesta sèrie d'articles intentaré donar una primera idea que ens expliqui la procedència d'aquesta misteriosa relació, però avui em concentraré en un aspecte més "lúdic" del nombre pi. Us comentaré una curiositat sobre el nombre pi que no sé si coneixereu. Com que la seqüència de decimals de pi no segueix cap patró repetitiu, és possible trobar, dintre de l'expressió decimal de pi, gairebé qualsevol seqüència de dígits que us passi pel cap. Per exemple, en l'expressió de pi:

3,1415926535897932384626433832795...

podeu veure que la seqüència 62 es produeix a partir del decimal número 20 de l'expressió decimal de pi (sense comptar el 3 que hi ha al davant de la coma).

Dintre de l'expressió de pi és possible trobar moltes d'aquestes seqüències numèriques arbitràries. Doncs bé, hi ha una pàgina d'Internet que ens permet conèixer en quina posició de la seqüència de decimals de pi es troba una seqüència concreta. Imagineu, per exemple, que volem saber en quina posició de pi apareix la seqüència 17052006, que correspon a la data que el Barça va guanyar la final de París (17 de maig de 2006). La pàgina The Pi-Search Page ens diu que la seqüència 17052006 es troba exactament en la posició 93.820.838, és a dir, haurem de calcular gairebé 94 milions de decimals del nombre pi per trobar aquesta seqüència concreta.

De fet, el nombre pi es comporta com una seqüència de dígits gairebé aleatòria, així que, tard o d'hora, les seqüències que vulgueu hi apareixen. Podeu, per exemple, buscar el vostre nom, però primer cal convertir-lo en un nombre. Suposem que en JOAN es vol trobar a si mateix dintre de pi, aleshores podem canviar cada lletra per la seva posició a l'alfabet (amb 2 dígits): J=10, O=15, A=01, N=14 i només cal que busqui la seqüència 10150114. En Joan es pot trobar dintre de l'expressió decimal de pi, envoltat per un munt d'altra gent (que poden tenir noms tan estranys com ara KRTSG, per dir alguna cosa :) ). Doncs bé, el senyor JOAN (10150114) es troba a la posició 67.665.351 dels decimals de pi.

Aquest comportament quasi-aleatori de la seqüència de pi fa que sigui possible trobar qualsevol text que vulgueu, per llarg que sigui, només amb una mica de paciència. Així doncs, amb gairebé tota seguretat tots els llibres escrits (i els encara no escrits) es troben amagats en algun lloc de la seqüència de pi, encara que potser necessitareu calcular tants dígits de pi que segurament acabaria l'Univers abans de trobar-ne algun :)

La divisió de Cassini

Cal destacar que aquesta propietat de trobar seqüències arbitràries dintre de pi no es desprèn només de la seva irracionalitat. És fàcil imaginar nombres irracionals que no compleixen aquesta propietat. Per exemple, el nombre següent:

1,21122111222111122221111122222111111222222....

és irracional, perquè els seus decimals no presenten un comportament periòdic (malgrat que sí segueixen un cert patró no periòdic). Tanmateix, queda clar que no és possible trobar el senyor Joan dintre d'aquesta seqüència, almenys no amb el sistema de numeració decimal que fem servir habitualment.