home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet E-Mail Workshop / Internet E-Mail Workshop.iso / info / math1092. < prev    next >
Text File  |  1993-11-24  |  46KB  |  1,090 lines

  1.  
  2. ·    Subject: sci.math: Frequently Asked Questions
  3.  
  4. Archive-Name: sci-math-faq
  5.  
  6. Version: $Id: sci-math-faq,v 3.5 92/08/11 13:04:00 $
  7.  
  8. This is a list of frequently asked questions for sci.math (version 3.5).
  9. Any contributions/suggestions/corrections are most welcome. (Thanks to all
  10. the people who already contributed).  Please use * e-mail * on any comment
  11. concerning the FAQ list.
  12.  
  13. Changes of version will be important enough to deserve reading the FAQ list
  14. again. Additions are marked with a # on the table of contents. Still you may
  15. kill all versions of FAQ using the * wildcard. (Ask your local unix guru for
  16. ways to do so). The FAQ is available via ftp in rtfm.mit.edu (18.172.1.27).
  17.  
  18.  
  19.              Table of Contents
  20.              -----------------
  21.  
  22.  1Q.- Fermat's Last Theorem, status of ..
  23.  2Q.- Four Colour Theorem, proof of ..
  24.  3Q.- Values of Record Numbers
  25.  4Q.- General Netiquette
  26.  5Q.- Computer Algebra Systems, application of ..
  27.  6Q.- Computer Algebra Systems, references to ..
  28.  7Q.- Fields Medal, general info ..
  29.  8Q.- 0^0=1. A comprehensive approach ..
  30.  9Q.- 0.999... = 1. Properties of the real numbers ..
  31. 10Q.- Digits of Pi, computation and references ..
  32. 11Q.- There are three doors, The Monty Hall problem ..
  33. 12Q.- Surface and Volume of the n-ball
  34. 13Q.- f(x)^f(x)=x, name of the function ..
  35. 14Q.- Projective plane of order 10 ..
  36. 15Q.- How to compute day of week of a given date ....
  37. 16Q.- Axiom of Choice and/or Continuum Hypothesis?
  38. 17Q.- Cutting a sphere into pieces of larger volume
  39. 18Q.- Pointers to Quaternions
  40.  
  41.  
  42. 1Q:  What is the current status of Fermat's last theorem?
  43.     (There are no positive integers x,y,z, and n > 2 such
  44.     that x^n + y^n = z^n)
  45.     I heard that <insert name here> claimed to have proved it
  46.     but later on the proof was found to be wrong. ...
  47.     (wlog we assume x,y,z to be relatively prime)
  48.  
  49. A:  The status of FLT has remained remarkably constant.  Every
  50.     few years, someone claims to have a proof ... but oh, wait,
  51.     not quite.  Meanwhile, it is proved true for ever greater
  52.     values of the exponent (but not all of them), and ties are
  53.     shown between it and other conjectures (if only we could
  54.     prove one of them), and ... so it has been for quite some time.
  55.     It has been proved that for each exponent, there are at most
  56.     a finite number of counter-examples to FLT.
  57.  
  58.  
  59.     Here is a brief survey of the status of FLT.
  60.     It is not intended to be 'deep',but rather is intended for non-specialists.
  61.  
  62.     The theorem is broken into 2 cases. The first case assumes (abc,n) = 1.
  63.     The second case is the general case.
  64.  
  65.     What has been PROVED
  66.     --------------------
  67.  
  68.     First Case.
  69.  
  70.     It has been proven true up to 7.568x10^17 by the work of Wagstaff & Tanner,
  71.     Granville&Monagan, and Coppersmith.They all used extensions of the Wiefrich
  72.     criteria and improved upon work performed by Gunderson and Shanks&Williams.
  73.  
  74.     The first case has been proven to be true for an infinite number of
  75.     exponents by Adelman, Frey, et. al. using a generalization of the
  76.     Sophie Germain criterion
  77.  
  78.  
  79.     Second Case:
  80.  
  81.     It has been proven true up to n = 150,000 by Tanner & Wagstaff. The work
  82.     used new techniques for computing Bernoulli numbers mod p and improved upon
  83.     work of Vandiver. The work involved computing the irregular primes up to
  84.     150,000. FLT is true for all regular primes by a theorem of Kummer.
  85.     In the case of irregular primes, some additional computations are needed.
  86.  
  87.     UPDATE :
  88.  
  89.     Fermat's Last Theorem has been proved true up to exponent 2,000,000 in
  90.     the general case. The method used was that of Wagstaff: enumerating and
  91.     eliminating irregular primes by Bernoulli number computations. The
  92.     computations were performed on a set of NeXT computers by Richard Crandall.
  93.  
  94.  
  95.     Since the genus of the curve a^n + b^n = 1, is greater than or equal to 2
  96.     for n > 3, it follows from Mordell's theorem [proved by Faltings], that for
  97.     any given n, there are at most a finite number of solutions.
  98.  
  99.  
  100.     Conjectures
  101.     -----------
  102.  
  103.     There are many open conjectures that imply FLT. These conjectures come from
  104.     different directions, but can be basically broken into several classes:
  105.     (and there are interrelationships between the classes)
  106.  
  107.     (a) conjectures arising from Diophantine approximation theory such as
  108.     The ABC conjecture, the Szpiro conjecture, the Hall conjecture, etc.
  109.  
  110.     For an excellent survey article on these subjects see the article
  111.     by Serge Lang in the Bulletin of the AMS, July 1990 entitled
  112.     "Old and new conjectured diophantine inequalities".
  113.  
  114.     Masser and Osterle formulated the following known as the ABC conjecture:
  115.  
  116.     Given epsilon > 0, there exists a number C(epsilon) such that for any
  117.     set of non-zero, relatively prime integers a,b,c such that a+b = c we
  118.     have
  119.  
  120.     max( |a|, |b|, |c|) <= C(epsilon) N(abc)^(1 + epsilon)
  121.  
  122.     where N(x) is the product of the distinct primes dividing x.
  123.  
  124.     It is easy to see that it implies FLT asymptotically.
  125.     The conjecture was motivated by a theorem, due to Mason tha
  126.     essentially says the ABC conjecture IS true for polynomials.
  127.  
  128.     The ABC conjecture also implies Szpiro's conjecture [and vice-versa]
  129.     and Hall's conjecture. These results are all generally believed to be
  130.     true.
  131.  
  132.     There is a generalization of the ABC conjecture [by Vojta] which is too
  133.     technical to discuss but involves heights of points on non-singular
  134.     algebraic varieties . Vojta's conjecture also imples Mordell's theorem.
  135.     [already known to be true]. There are also a number of inter-twined
  136.     conjectures involving heights on elliptic curves that are related to
  137.     much of this stuff. For a more complete discussion, see Lang's article.
  138.  
  139.     (b) conjectures arising from the study of elliptic curves and modular
  140.     forms. -- The Taniyama-Weil-Shmimura conjecture.
  141.  
  142.     There is a very important and well known conjecture known as the
  143.     Taniyama-Weil-Shimura conjecture that concerns elliptic curves.
  144.     This conjecture has been shown by the work of Frey, Serre, Ribet, et. al.
  145.     to imply FLT uniformly, not just asymptotically as with the ABC conj.
  146.  
  147.     The conjecture basically states that all elliptic curves can be
  148.     parameterized in terms of modular forms.
  149.  
  150.     There is new work on the arithmetic of elliptic curves.
  151.     Sha, the Tate-Shafarevich group on elliptic curves of rank 0 or 1.
  152.     By the way. An interesting aspect of this work is that there is a close
  153.     connection between Sha, and some of the classical work on FLT. For
  154.     example, there is a classical proof that uses infinite descent to prove
  155.     FLT for n = 4. It can be shown that there is an elliptic curve associated
  156.     with FLT and that for n=4, Sha is trivial. It can also be shown that in
  157.     the cases where Sha is non-trivial, that infinite-descent arguments do
  158.     not work; that in some sense 'Sha blocks the descent'. Somewhat more
  159.     technically, Sha is an obstruction to the local-global principle [e.g.
  160.     the Hasse-Minkowski theorem].
  161.  
  162.  
  163.  
  164.     (c) Conjectures arising from some conjectured inequalities involving
  165.     Chern classes and some other deep results/conjectures in arithmetic
  166.     algebraic gemoetry. [about which I know epsilon].
  167.  
  168.     I can't describe these results since I don't know the math. Contact
  169.     Barry Mazur [or Serre, or Faltings, or Ribet, or ...]. Actually the
  170.     set of people who DO understand this stuff is fairly small.
  171.  
  172.  
  173.     The diophantine and elliptic curve conjectures all involve deep properties
  174.     of integers. Until these conjecture were tied to FLT, FLT had been regarded
  175.     by most mathematicians as an isolated problem; a curiosity. Now it
  176.     can be seen that it follows from some deep and fundamental properties of
  177.     the integers. [not yet proven but generally believed].
  178.  
  179.     This synopsis is quite brief. A full survey would run to many pages.
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184. 2Q:  Has the Four Colour Theorem been solved?
  185.     (Every planar map with regions of simple borders can be coloured
  186.     with 4 colours in such a way that no two regions sharing
  187.     a non-zero length border have the same colour.)
  188.  
  189. A:  This theorem was proved with the aid of a computer in 1976.
  190.     The proof shows that if aprox. 1,936  basic forms of maps
  191.     can be coloured with four colours, then any given map can be
  192.     coloured with four colours. A computer progam coloured this
  193.     basic forms. So far nobody has been able to prove it without
  194.  
  195.     using a computer. In principle it is possible to emulate the
  196.     computer proof by hand computations.
  197.  
  198.     References:
  199.  
  200.     K. Appel and W. Haken, Every planar map is four colourable,
  201.     Bulletin of the American Mathematical Society, vol. 82, 1976 pp.711-712.
  202.  
  203.     K. Appel and W. Haken, Every planar map is four colourable,
  204.     Illinois Journal of Mathematics, vol. 21, 1977, pp. 429-567.
  205.  
  206.     T. Saaty and Paul Kainen, The Four Colour Theorem: Assault and Conquest,
  207.     McGraw-Hill, 1977. Reprinted by Dover Publications 1986.
  208.  
  209.     K. Appel and W. Haken, Every Planar Map is Four Colorable,
  210.     Contemporary Mathematics, vol. 98, American Mathematical Society,
  211.     1989, pp.741.
  212.  
  213.     F. Bernhart, Math Reviews. 91m:05007, Dec. 1991. (Review of Appel
  214.     and Haken's book).
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219. 3Q:  What are the values of:
  220.  
  221. largest known Mersenne prime?
  222.  
  223. A:  It is 2^756839 - 1. It was discovered by a Cray-2 in England in 1992.
  224.     It has 227,832 digits.
  225.  
  226.     
  227. largest known prime?
  228.  
  229. A:  The largest known prime was 391581*2^216193 - 1.  See Brown, Noll,
  230.     Parady, Smith, Smith, and Zarantonello, Letter to the editor,
  231.     American Mathematical Monthly, vol. 97, 1990, p. 214.
  232.  
  233.     Now the largest known prime is the Mersenne prime described above.
  234.  
  235.     
  236. largest known twin primes?
  237.     
  238. A:  The largest known twin primes are 1706595*2^11235 +- 1.
  239.     See B. K. Parady and J. F. Smith and S. E. Zarantonello,
  240.     Smith, Noll and Brown.
  241.     Largest known twin primes, Mathematics of Computation,
  242.     vol.55, 1990, pp. 381-382.
  243.  
  244.  
  245. largest Fermat number with known factorization?
  246.  
  247. A:  F_11 = (2^(2^11)) + 1 which was  factored by Brent & Morain in
  248.     1988. F9 = (2^(2^9)) + 1 = 2^512 + 1 was factored by
  249.     A.K. Lenstra, H.W. Lenstra Jr., M.S. Manasse & J.M. Pollard
  250.     in 1990. The factorization for F10 is NOT known.
  251.  
  252.  
  253. Are there good algorithms to factor a given integer?
  254.  
  255. A:  There are several that have subexponential estimated
  256.     running time, to mention just a few:
  257.  
  258.         Continued fraction algorithm,
  259.         Class group method,
  260.         Quadratic sieve algorithm,
  261.         Elliptic curve algorithm,
  262.         Number field sieve,
  263.         Dixon's random squares algorithm,
  264.         Valle's two-thirds algorithm,
  265.         Seysen's class group algorithm,
  266.  
  267.     A.K. Lenstra, H.W. Lenstra Jr., "Algorithms in Number Theory",
  268.     in: J. van Leeuwen (ed.), Handbook of Theoretical Computer
  269.     Science, Volume A: Algorithms and Complexity, Elsevier, pp.
  270.     673-715, 1990.
  271.  
  272.  
  273. List of record numbers?
  274.  
  275. A:  Chris Caldwell maintains "THE LARGEST KNOWN PRIMES (ALL KNOWN
  276.     PRIMES WITH 2000 OR MORE DIGITS)"-list. Send him, bf04@UTMartn.bitnet
  277.     (preferred) or kvax@utkvx.UTK.edu, any new gigantic primes (greater
  278.     than 10,000 digits), titanic primes (greater than 1000 digits).
  279.  
  280.  
  281. What is the current status on Mersenne primes?
  282.  
  283. A:  Mersenne primes are primes of the form 2^p-1. For 2^p-1 to be prime we
  284.     must have that p is prime. The following Mersenne primes are known.
  285.  
  286.     nr            p                                 year  by
  287.     -----------------------------------------------------------------
  288.      1-5   2,3,5,7,13                    in or before the middle ages
  289.      6-7       17,19                     1588  Cataldi
  290.      8          31                       1750  Euler
  291.      9          61                       1883  Pervouchine
  292.     10          89                       1911  Powers
  293.     11          107                      1914  Powers
  294.     12          127                      1876  Lucas
  295.     13-14       521,607                  1952  Robinson
  296.     15-17       1279,2203,2281           1952  Lehmer
  297.     18          3217                     1957  Riesel
  298.     19-20       4253,4423                1961  Hurwitz & Selfridge
  299.     21-23       9689,9941,11213          1963  Gillies
  300.     24          19937                    1971  Tuckerman
  301.     25          21701                    1978  Noll & Nickel
  302.     26          23209                    1979  Noll
  303.     27          44497                    1979  Slowinski & Nelson
  304.     28          86243                    1982  Slowinski
  305.     29          110503                   1988  Colquitt & Welsh jr.
  306.     30          132049                   1983  Slowinski
  307.     31          216091                   1985  Slowinski
  308.     32?         756839                   1992  Slowinski & Gage
  309.  
  310.    The way to determine if 2^p-1 is prime is to use the Lucas-Lehmer test:
  311.       Lucas_Lehmer_Test(p):
  312.          u := 4
  313.          for i from 3 to p do
  314.             u := u^2-2 mod 2^p-1
  315.          od
  316.          if u == 0 then
  317.             2^p-1 is prime
  318.          else
  319.             2^p-1 is composite
  320.          fi
  321.  
  322.    The following ranges have been checked completely:
  323.     2 - 355K and  430K - 520K
  324.  
  325.    More on Mersenne primes and the Lucas-Lehmer test can be found in:
  326.       G.H. Hardy, E.M. Wright, An introduction to the theory of numbers,
  327.       fifth edition, 1979, pp. 16, 223-225.
  328.  
  329.  
  330. (Please send updates to alopez-o@maytag.UWaterloo.ca)
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335. 4Q:  I think I proved <insert big conjecture>.    OR
  336.     I think I have a bright new idea.
  337.  
  338.     What should I do?
  339.  
  340. A:  Are you an expert in the area? If not, please ask first local
  341.     gurus for pointers to related work (the "distribution" field
  342.     may serve well for this purposes). If after reading them you still
  343.     think your *proof is correct*/*idea is new* then send it to the net.
  344.  
  345.  
  346. 5Q:  I have this complicated symbolic problem (most likely
  347.     a symbolic integral or a DE system) that I can't solve.
  348.     What should I do?
  349.  
  350. A:  Find a friend with access to a computer algebra system
  351.     like MAPLE, MACSYMA or MATHEMATICA and ask her/him to solve it.
  352.     If packages cannot solve it, then (and only then) ask the net.
  353.  
  354.  
  355. 6Q:  Where can I get <Symbolic Computation Package>?
  356.     This is not a comprehensive list. There are other
  357.     Computer Algebra packages available that may better
  358.     suit your needs.
  359.  
  360. A: Maple
  361.         Purpose: Symbolic and numeric computation, mathematical
  362.         programming, and mathematical visualization.
  363.         Contact: Waterloo Maple Software,
  364.         160 Columbia Street West,
  365.         Waterloo, Ontario, Canada     N2L 3L3
  366.         Phone: (519) 747-2373
  367. @NUMCALLS@@HOMEPHONE@@DATAPHONE@@USER@        wmsi@daisy.uwaterloo.ca wmsi@daisy
  368.  
  369. A: DOE-Macsyma
  370.         Purpose: Symbolic and mathematical manipulations.
  371.         Contact: National Energy Software Center
  372.         Argonne National Laboratory 9700 South Cass Avenue
  373.         Argonne, Illinois 60439
  374.         Phone: (708) 972-7250
  375.  
  376. A: Pari
  377.         Purpose: Number-theoretic computations and simple numerical
  378.         analysis.
  379.         Available for Sun 3, Sun 4, generic 32-bit Unix, and
  380.         Macintosh II. This is a free package, available by ftp from
  381.         math.ucla.edu (128.97.64.16).
  382.         Contact: questions about pari can be sent to pari@mizar.greco-prog.fr
  383.  
  384. A: Mathematica
  385.  
  386.         Purpose: Mathematical computation and visualization,
  387.         symbolic programming.
  388.         Contact: Wolfram Research, Inc.
  389.         100 Trade Center Drive Champaign,
  390.         IL 61820-7237
  391.         Phone: 1-800-441-MATH
  392.  
  393. A: Macsyma
  394.         Purpose: Symbolic and mathematical manipulations.
  395.     Contact: Symbolics, Inc.
  396.     8 New England Executive Park East
  397.     Burlington, Massachusetts 01803
  398.     United States of America
  399.     (617) 221-1250
  400.     macsyma@Symbolics.COM
  401.  
  402. A: Matlab
  403.         Purpose: `matrix laboratory' for tasks involving
  404.     matrices, graphics and general numerical computation.
  405.     Contact: The MathWorks, Inc.
  406.          21 Eliot Street
  407.          South Natick, MA 01760
  408.          508-653-1415
  409.          info@mathworks.com
  410.  
  411. A: Cayley
  412.         Purpose: Computation in algebraic and combinatorial structures
  413.         such as groups, rings, fields, modules and graphs.
  414.         Available for: SUN 3, SUN 4, IBM running AIX or VM, DEC VMS, others
  415.         Contact: Computational Algebra Group
  416.         University of Sydney
  417.         NSW 2006
  418.         Australia
  419.         Phone:  (61) (02) 692 3338
  420.         Fax: (61) (02) 692 4534
  421.         cayley@maths.su.oz.au
  422.  
  423.  
  424.  
  425. 7Q:  Let P be a property about the Fields Medal. Is P(x) true?
  426.  
  427. A:  There are a few gaps in the list. If you know any of the
  428.     missing information (or if you notice any mistakes),
  429.     please send me e-mail.
  430.  
  431. Year Name               Birthplace              Age Institution
  432. ---- ----               ----------              --- -----------
  433. 1936 Ahlfors, Lars      Helsinki       Finland   29 Harvard U         USA
  434. 1936 Douglas, Jesse     New York NY    USA       39 MIT               USA
  435. 1950 Schwartz, Laurent  Paris          France    35 U of Nancy        France
  436. 1950 Selberg, Atle      Langesund      Norway    33 Adv.Std.Princeton USA
  437. 1954 Kodaira, Kunihiko  Tokyo          Japan     39 Princeton U       USA
  438. 1954 Serre, Jean-Pierre Bages          France    27 College de France France
  439. 1958 Roth, Klaus        Breslau        Germany   32 U of London       UK
  440. 1958 Thom, Rene         Montbeliard    France    35 U of Strasbourg   France
  441. 1962 Hormander, Lars    Mjallby        Sweden    31 U of Stockholm    Sweden
  442. 1962 Milnor, John       Orange NJ      USA       31 Princeton U       USA
  443. 1966 Atiyah, Michael    London         UK        37 Oxford U          UK
  444. 1966 Cohen, Paul        Long Branch NJ USA       32 Stanford U        USA
  445. 1966 Grothendieck, Alexander Berlin    Germany   38 U of Paris        France
  446. 1966 Smale, Stephen     Flint MI       USA       36 UC Berkeley       USA
  447. 1970 Baker, Alan        London         UK        31 Cambridge U       UK
  448. 1970 Hironaka, Heisuke  Yamaguchi-ken  Japan     39 Harvard U         USA
  449. 1970 Novikov, Serge     Gorki          USSR      32 Moscow U          USSR
  450. 1970 Thompson, John     Ottawa KA      USA       37 U of Chicago      USA
  451. 1974 Bombieri, Enrico   Milan          Italy     33 U of Pisa         Italy
  452. 1974 Mumford, David     Worth, Sussex  UK        37 Harvard U         USA
  453. 1978 Deligne, Pierre    Brussels       Belgium   33 IHES              France
  454. 1978 Fefferman, Charles Washington DC  USA       29 Princeton U       USA
  455. 1978 Margulis, Gregori  Moscow         USSR      32 InstPrblmInfTrans USSR
  456. 1978 Quillen, Daniel    Orange NJ      USA       38 MIT               USA
  457. 1982 Connes, Alain      Draguignan     France    35 IHES              France
  458. 1982 Thurston, William  Washington DC  USA       35 Princeton U       USA
  459. 1982 Yau, Shing-Tung    Kwuntung       China     33 IAS               USA
  460. 1986 Donaldson, Simon   Cambridge      UK        27 Oxford U          UK
  461. 1986 Faltings, Gerd     1954           Germany   32 Princeton U       USA
  462. 1986 Freedman, Michael  Los Angeles CA USA       35 UC San Diego      USA
  463. 1990 Drinfeld, Vladimir Kharkov        USSR      36 Phys.Inst.Kharkov USSR
  464. 1990 Jones, Vaughan     Auckland       N Zealand 38 UC Berkeley       USA
  465. 1990 Mori, Shigefumi    Nagoya         Japan     39 U of Kyoto?       Japan
  466. 1990 Witten, Edward     ?              USA       38 Princeton U/IAS   USA
  467.  
  468. References :
  469.  
  470. International Mathematical Congresses, An Illustrated History 1893-1986,
  471. Revised Edition, Including 1986, by Donald J.Alberts, G. L. Alexanderson
  472. and Constance Reid, Springer Verlag, 1987.
  473.  
  474. Tropp, Henry S., ``The origins and history of the Fields Medal,''
  475. Historia Mathematica, 3(1976), 167-181.
  476.  
  477.  
  478. 8Q:  What is 0^0 ?
  479.  
  480. A:  According to some Calculus textbooks, 0^0 is an "indeterminate
  481.     form". When evaluating a limit of the form 0^0, then you need
  482.     to know that limits of that form are called "indeterminate forms",
  483.     and that you need to use a special technique such as L'Hopital's
  484.     rule to evaluate them. Otherwise, 0^0=1 seems to be the most
  485.     useful choice for 0^0. This convention allows us to extend
  486.     definitions in different areas of mathematics that otherwise would
  487.     require treating 0 as a special case. Notice that 0^0 is a
  488.     discontinuity of the function x^y.
  489.  
  490.     Rotando & Korn show that if f and g are real functions that vanish
  491.     at the origin and are _analytic_ at 0 (infinitely differentiable is
  492.     not sufficient), then f(x)^g(x) approaches 1 as x approaches 0 from
  493.     the right.
  494.  
  495.     From Concrete Mathematics p.162 (R. Graham, D. Knuth, O. Patashnik):
  496.  
  497.     "Some textbooks leave the quantity 0^0 undefined, because the
  498.     functions x^0 and 0^x have different limiting values when x
  499.     decreases to 0. But this is a mistake. We must define
  500.  
  501.        x^0 = 1 for all x,
  502.  
  503.     if the binomial theorem is to be valid when x=0, y=0, and/or x=-y.
  504.     The theorem is too important to be arbitrarily restricted! By
  505.     contrast, the function 0^x is quite unimportant."
  506.  
  507.     Published by Addison-Wesley, 2nd printing Dec, 1988.
  508.  
  509.     Another reference is:
  510.  
  511.     H. E. Vaughan, The expression '0^0', Mathematics
  512.     Teacher 63 (1970), pp.111-112.
  513.  
  514.  
  515.     Louis M. Rotando & Henry Korn, "The Indeterminate Form 0^0",
  516.     Mathematics Magazine, Vol. 50, No. 1 (January 1977),
  517.     pp. 41-42.
  518.  
  519.     L. J. Paige, A note on indeterminate forms, American
  520.     Mathematical Monthly, 61 (1954), 189-190; reprinted
  521.     in the Mathematical Association of America's 1969
  522.     volume, Selected Papers on Calculus, pp. 210-211.
  523.  
  524.  
  525.  
  526. 9Q:  Why is 0.9999... = 1?
  527.  
  528. A:  In modern mathematics, the string of symbols "0.9999..." is understood
  529.     to be a shorthand for "the infinite sum  9/10 + 9/100 + 9/1000 + ...."
  530.     This in turn is shorthand for "the limit of the sequence of real numbers
  531.     9/10, 9/10 + 9/100, 9/10 + 9/100 + 9/1000, ..."  Using the well-known
  532.     epsilon-delta definition of limit, one can easily show that this limit
  533.     is 1.  The statement that 0.9999... = 1 is simply an abbreviation of
  534.     this fact.
  535.  
  536.                     oo              m
  537.                    ---   9         ---   9
  538.         0.999... = >   ---- = lim  >   ----
  539.                    --- 10^n  m->oo --- 10^n
  540.                    n=1             n=1
  541.         Choose epsilon > 0. Suppose delta = 1/-log_10 epsilon, thus
  542.         epsilon = 10^(-1/delta). For every m>1/delta we have that
  543.  
  544.         |  m           |
  545.         | ---   9      |     1          1
  546.         | >   ---- - 1 | = ---- < ------------ = epsilon
  547.         | --- 10^n     |   10^m   10^(1/delta)
  548.         | n=1          |
  549.  
  550.         So by the (epsilon-delta) definition of the limit we have
  551.                m
  552.               ---   9
  553.          lim  >   ---- = 1
  554.         m->oo --- 10^n
  555.               n=1
  556.  
  557.  
  558.     An *informal* argument could be given by noticing that the following
  559.     sequence of "natural" operations has as a consequence 1 = 0.9999....
  560.     Therefore it's "natural" to assume 1 = 0.9999.....
  561.  
  562.              x = 0.99999....
  563.            10x = 9.99999....
  564.        10x - x = 9
  565.             9x = 9
  566.              x = 1
  567.     Thus
  568.              1 = 0.99999....
  569.  
  570.     References:
  571.  
  572.     E. Hewitt & K. Stromberg, Real and Abstract Analysis, Springer-Verlag,
  573.     Berlin, 1965.
  574.  
  575.     W. Rudin, Principles of Mathematical Analysis, McGraw-Hill, 1976.
  576.  
  577.  
  578.  
  579.  
  580. 10Q:  Where I can get pi up to a few hundred thousand digits of pi?
  581.     Does anyone have an algorithm to compute pi to those zillion
  582.     decimal places?
  583.  
  584.  
  585. A:  MAPLE or MATHEMATICA can give you 10,000 digits of Pi in a blink,
  586.     and they can compute another 20,000-500,000 overnight (range depends
  587.     on hardware platform).
  588.  
  589.     It is possible to retrieve 1.25+ million digits of pi via anonymous
  590.     ftp from the site wuarchive.wustl.edu, in the files pi.doc.Z and
  591.     pi.dat.Z which reside in subdirectory doc/misc/pi.
  592.  
  593.     References :
  594.  
  595.     J. M. Borwein, P. B. Borwein, and D. H. Bailey, "Ramanujan,
  596.     Modular Equations, and Approximations to Pi", American Mathematical
  597.     Monthly, vol. 96, no. 3 (March 1989), p. 201 - 220.
  598.  
  599.     P. Beckman
  600.     A history of pi
  601.     Golem Press, CO, 1971 (fourth edition 1977)
  602.  
  603.     J.M. Borwein and P.B. Borwein
  604.     The arithmetic-geometric mean and fast computation of elementary
  605.     functions
  606.     SIAM Review, Vol. 26, 1984, pp. 351-366
  607.  
  608.     J.M. Borwein and P.B. Borwein
  609.     More quadratically converging algorithms for pi
  610.     Mathematics of Computation, Vol. 46, 1986, pp. 247-253
  611.  
  612.     J.M. Borwein and P.B. Borwein
  613.     Pi and the AGM - a study in analytic number theory and
  614.     computational complexity
  615.     Wiley, New York, 1987
  616.  
  617.     Shlomo Breuer and Gideon Zwas
  618.     Mathematical-educational aspects of the computation of pi
  619.     Int. J. Math. Educ. Sci. Technol., Vol. 15, No. 2, 1984,
  620.     pp. 231-244
  621.  
  622.     Y. Kanada and Y. Tamura
  623.     Calculation of pi to 10,013,395 decimal places based on the
  624.     Gauss-Legendre algorithm and Gauss arctangent relation
  625.     Computer Centre, University of Tokyo, 1983
  626.  
  627.     Morris Newman and Daniel Shanks
  628.     On a sequence arising in series for pi
  629.     Mathematics of computation, Vol. 42, No. 165, Jan 1984,
  630.     pp. 199-217
  631.  
  632.     E. Salamin
  633.     Computation of pi using arithmetic-geometric mean
  634.     Mathematics of Computation, Vol. 30, 1976, pp. 565-570
  635.  
  636.     D. Shanks and J.W. Wrench, Jr.
  637.     Calculation of pi to 100,000 decimals
  638.     Mathematics of Computation, Vol. 16, 1962, pp. 76-99
  639.  
  640.     Daniel Shanks
  641.     Dihedral quartic approximations and series for pi
  642.     J. Number Theory, Vol. 14, 1982, pp.397-423
  643.  
  644.     David Singmaster
  645.     The legal values of pi
  646.     The Mathematical Intelligencer, Vol. 7, No. 2, 1985
  647.  
  648.     Stan Wagon
  649.     Is pi normal?
  650.     The Mathematical Intelligencer, Vol. 7, No. 3, 1985
  651.  
  652.     J.W. Wrench, Jr.
  653.     The evolution of extended decimal approximations to pi
  654.     The Mathematics Teacher, Vol. 53, 1960, pp. 644-650
  655.  
  656.  
  657.  
  658.  
  659. 11Q:  There are three doors, and there is a car hidden behind one
  660.     of them...
  661.  
  662. A:  Read frequently asked questions from rec.puzzles, where the
  663.     problem is solved and carefully explained. (The Monty
  664.     Hall problem).
  665.  
  666.     Your chance of winning is 2/3 if you switch and 1/3 if you don't.
  667.     For a full explanation from the frequently asked questions list
  668.     for rec.puzzles, send to the address netlib@peregrine.com an email
  669.     message consisting of the text
  670.  
  671.                send switch
  672.  
  673.  
  674.     References
  675.  
  676.     American Mathematical Monthly, January 1992.
  677.  
  678.  
  679. 12Q:  What is the formula for the "Surface Area" of a sphere in
  680.     Euclidean N-Space.  That is, of course, the volume of the N-1
  681.     solid which comprises the boundary of an N-Sphere.
  682.  
  683. A:  The volume of a ball is the easiest formula to remember:  It's r^N
  684.     times pi^(N/2)/(N/2)!.  The only hard part is taking the factorial
  685.     of a half-integer.  The real definition is that x! = Gamma(x+1), but
  686.     if you want a formula, it's:
  687.  
  688.     (1/2+n)! = sqrt(pi)*(2n+2)!/(n+1)!/4^(n+1)
  689.  
  690.     To get the surface area, you just differentiate to get
  691.     N*pi^(N/2)/(N/2)!*r^(N-1).
  692.  
  693.     There is a clever way to obtain this formula using Gaussian integrals.
  694.     First, we note that the integral over the line of e^(-x^2) is sqrt(pi).
  695.     Therefore the integral over N-space of e^(-x_1^2-x_2^2-...-x_N^2)
  696.     is sqrt(pi)^n.  Now we change to spherical coordinates.  We get
  697.     the integral from 0 to infinity of V*r^(N-1)*e^(-r^2), where V is
  698.     the surface volume of a sphere.  Integrate by parts repeatedly to
  699.     get the desired formula.
  700.  
  701. 13Q:  Anyone knows a name (or a closed form) for
  702.  
  703.       f(x)^f(x)=x
  704.  
  705.  
  706.     Solving for f one finds a "continued fraction"-like answer
  707.  
  708.  
  709.                f(x) = log x
  710.                       -----
  711.                       log (log x
  712.                           ------
  713.                               ...........
  714.  
  715. A:  This question has been repeated here from time to time over the years,
  716.     and no one seems to have heard of any published work on it, nor a
  717.     published name for it (D. Merrit proposes "lx" due to its
  718.     (very) faint resemblence to log). It's not an analytic function.
  719.  
  720.     The "continued fraction" form for its numeric solution is highly unstable
  721.     in the region of its minimum at 1/e (because the graph is quite flat
  722.     there yet logarithmic approximation oscillates wildly), although it
  723.     converges fairly quickly elsewhere. To compute its value near 1/e, I used
  724.     the bisection method with good results. Bisection in other regions
  725.     converges much more slowly than the "logarithmic continued fraction"
  726.     form, so a hybrid of the two seems suitable. Note that it's dual valued
  727.     for the reals (and many valued complex for negative reals).
  728.  
  729.     A similar function is a "built-in" function in MAPLE called W(x).
  730.     MAPLE considers a solution in terms of W(x) as a closed form (like
  731.     the erf function). W is defined as W(x)*exp(W(x))=x.
  732.  
  733.     If anyone ever runs across something published on the subject, please
  734.     post.
  735.  
  736.  
  737. 14Q:  The existence of a projective plane of order 10 has long been
  738.     an outstanding problem in discrete mathematics and finite geometry.
  739.  
  740. A:  More precisely, the question is: is it possible to define 111 sets
  741.     (lines) of 11 points each such that:
  742.     for any pair of points there is precisely one line containing them
  743.     both and for any pair of lines there is only one point common to
  744.     them both.
  745.     Analogous questions with n^2 + n + 1 and n + 1 instead of 111 and 11
  746.     have been positively answered only in case n is a prime power.
  747.     For n=6 it is not possible.  The n=10 case has been settled as
  748.     not possible either by Clement Lam. See Am. Math. Monthly,
  749.     recent issue. As the "proof" took several years of computer search
  750.     (the equivalent of 2000 hours on a Cray-1) it can be called the most
  751.     time-intensive computer assisted single proof.
  752.     The final steps were ready in January 1989.
  753.  
  754.  
  755. 15Q:  Is there a formula to determine the day of the week, given
  756.     the month, day and year?
  757.  
  758. A:  Here is the standard method.
  759.  
  760.      A. Take the last two digits of the year.
  761.      B. Divide by 4, discarding any fraction.
  762.      C. Add the day of the month.
  763.      D. Add the month's key value: JFM AMJ JAS OND
  764.                                    144 025 036 146
  765.      E. Subtract 1 for January or February of a non-leap year.
  766.      F. For a Gregorian date, add 0 for 1900's, 6 for 2000's, 4 for 1700's, 2
  767.  
  768.            for 1800's; for other years, add or subtract multiples of 400.
  769.      G. For a Julian date, add 1 for 1700's, and 1 for every additional
  770.       century you go back.
  771.      H. Add the year.
  772.  
  773.     Now take the remainder when you divide by 7; 0 is Sunday, the first day
  774.     of the week, 1 is Monday, and so on.
  775.  
  776.     Another formula is:
  777.  
  778.     W == k + [2.6m - 0.2] - 2C + Y + [Y/4] + [C/4]     mod 7
  779.        where [] denotes the integer floor function (round down),
  780.        k is day (1 to 31)
  781.        m is month (1 = March, ..., 10 = December, 11 = Jan, 12 = Feb)
  782.                      Treat Jan & Feb as months of the preceding year
  783.        C is century ( 1987 has C = 19)
  784.        Y is year    ( 1987 has Y = 87 except Y = 86 for jan & feb)
  785.        W is week day (0 = Sunday, ..., 6 = Saturday)
  786.  
  787.     This formula is good for the Gregorian calendar
  788.     (introduced 1582 in parts of Europe, adopted in 1752 in Great Britain
  789.     and its colonies, and on various dates in other countries).
  790.  
  791.     It handles century & 400 year corrections, but there is still a
  792.     3 day / 10,000 year error which the Gregorian calendar does not take.
  793.     into account.  At some time such a correction will have to be
  794.     done but your software will probably not last that long :-)   !
  795.  
  796.  
  797.     References:
  798.  
  799.     Winning Ways  by Conway, Guy, Berlekamp is supposed to have it.
  800.  
  801.     Martin Gardner in "Mathematical Carnaval".
  802.  
  803.     Michael Keith and Tom Craver, "The Ultimate Perpetual Calendar?",
  804.     Journal of Recreational Mathematics, 22:4, pp. 280-282, 1990.
  805.     
  806.     K. Rosen, "Elementary Number Theory",  p. 156.
  807.  
  808.  
  809.  
  810. 16Q:  What is the Axiom of Choice?  Why is it important? Why some articles
  811.     say "such and such is provable, if you accept the axiom of choice."?
  812.     What are the arguments for and against the axiom of choice?
  813.  
  814.  
  815. A:  There are several equivalent formulations:
  816.  
  817.     -The Cartesian product of nonempty sets is nonempty, even
  818.     if the product is of an infinite family of sets.
  819.  
  820.     -Given any set S of mutually disjoint nonempty sets, there is a set C
  821.     containing a single member from each element of S.  C can thus be
  822.     thought of as the result of "choosing" a representative from each
  823.     set in S. Hence the name.
  824.  
  825.     >Why is it important?
  826.  
  827.     All kinds of important theorems in analysis require it.  Tychonoff's
  828.     theorem and the Hahn-Banach theorem are examples. AC is equivalent
  829.     to the thesis that every set can be well-ordered.  Zermelo's first
  830.     proof of this in 1904 I believe was the first proof in which AC was
  831.     made explicit.  AC is especially handy for doing infinite cardinal
  832.     arithmetic, as without it the most you get is a *partial* ordering
  833.     on the cardinal numbers.  It also enables you to prove such
  834.     interesting general facts as that n^2 = n for all infinite cardinal
  835.     numbers.
  836.  
  837.     > What are the arguments for and against the axiom of choice?
  838.  
  839.     The axiom of choice is independent of the other axioms of set theory
  840.     and can be assumed or not as one chooses.
  841.  
  842.     (For) All ordinary mathematics uses it.
  843.  
  844.     There are a number of arguments for AC, ranging from a priori to
  845.     pragmatic.  The pragmatic argument (Zermelo's original approach) is
  846.     that it allows you to do a lot of interesting mathematics.  The more
  847.     conceptual argument derives from the "iterative" conception of set
  848.     according to which sets are "built up" in layers, each layer consisting
  849.     of all possible sets that can be constructed out of elements in the
  850.     previous layers.  (The building up is of course metaphorical, and is
  851.     suggested only by the idea of sets in some sense consisting of their
  852.     members; you can't have a set of things without the things it's a set
  853.     of).  If then we consider the first layer containing a given set S of
  854.     pairwise disjoint nonempty sets, the argument runs, all the elements
  855.     of all the sets in S must exist at previous levels "below" the level
  856.     of S.  But then since each new level contains *all* the sets that can
  857.     be formed from stuff in previous levels, it must be that at least by
  858.     S's level all possible choice sets have already been *formed*. This
  859.     is more in the spirit of Zermelo's later views (c. 1930).
  860.  
  861.     (Against) It has some supposedly counterintuitive consequences,
  862.     such as the Banach-Tarski paradox. (See next question)
  863.  
  864.     Arguments against AC typically target its nonconstructive character:
  865.     it is a cheat because it conjures up a set without providing any
  866.     sort of *procedure* for its construction--note that no *method* is
  867.     assumed for picking out the members of a choice set.  It is thus the
  868.     platonic axiom par excellence, boldly asserting that a given set
  869.     will always exist under certain circumstances in utter disregard of
  870.     our ability to conceive or construct it.  The axiom thus can be seen
  871.     as marking a divide between two opposing camps in the philosophy of
  872.     mathematics:  those for whom mathematics is essentially tied to our
  873.     conceptual capacities, and hence is something we in some sense
  874.     *create*, and those for whom mathematics is independent of any such
  875.     capacities and hence is something we *discover*.  AC is thus of
  876.     philosophical as well as mathematical significance.
  877.  
  878.  
  879.     It should be noted that some interesting mathematics has come out of an
  880.     incompatible axiom, the Axiom of Determinacy (AD).  AD asserts that
  881.     any two-person game without ties has a winning strategy for the first or
  882.     second player.  For finite games, this is an easy theorem; for infinite
  883.     games with duration less than \omega and move chosen from a countable set,
  884.     you can prove the existence of a counter-example using AC.  Jech's book
  885.     "The Axiom of Choice" has a discussion.
  886.  
  887.     An example of such a game goes as follows.
  888.  
  889.        Choose in advance a set of infinite sequences of integers; call it A.
  890.        Then I pick an integer, then you do, then I do, and so on forever
  891.        (i.e. length \omega).  When we're done, if the sequence of integers
  892.        we've chosen is in A, I win; otherwise you win.  AD says that one of
  893.        us must have a winning strategy.  Of course the strategy, and which
  894.        of us has it, will depend upon A.
  895.  
  896.  
  897.     From a philosophical/intuitive/pedagogical standpoint, I think Bertrand
  898.     Russell's shoe/sock analogy has a lot to recommend it.  Suppose you have an
  899.     infinite collection of pairs of shoes.  You want to form a set with one
  900.     shoe from each pair.  AC is not necessary, since you can define the set as
  901.     "the set of all left shoes". (Technically, we're using the axiom of
  902.     replacement, one of the basic axioms of Zermelo-Fraenkel (ZF) set theory.)
  903.     If instead you want to form a set containing one sock from each pair of an
  904.     infinite collection of pairs of socks, you now need AC.
  905.  
  906.  
  907.     References:
  908.  
  909.     Maddy, "Believing the Axioms, I", J. Symb. Logic, v. 53, no. 2, June 1988,
  910.     pp. 490-500, and "Believing the Axioms II" in v.53, no. 3.
  911.  
  912.     Gregory H. Moore, Zermelo's Axiom of Choice, New York, Springer-Verlag,
  913.     1982.
  914.  
  915.     H. Rubin and J. E. Rubin, Equivalents of the Axiom of Choice, Amsterdam,
  916.      North-Holland, 1963.
  917.  
  918.     A. Fraenkel, Y.  Bar-Hillel, and A. Levy, Foundations of Set Theory,
  919.     Amsterdam, North-Holland, 1984 (2nd edition, 2nd printing), pp. 53-86.
  920.  
  921.  
  922.  
  923. 17Q:  Cutting a sphere into pieces of larger volume. Is it possible
  924.     to cut a sphere into a finite number of pieces and reassemble
  925.     into a solid of twice the volume?
  926.  
  927. A:  This question has many variants and it is best answered explicitly.
  928.     Given two polygons of the same area, is it always possible to
  929.     dissect one into a finite number of pieces which can be reassembled
  930.     into a replica of the other?
  931.  
  932.     Dissection theory is extensive.  In such questions one needs to
  933.     specify
  934.  
  935.      (A) what a "piece" is,  (polygon?  Topological disk?  Borel-set?
  936.          Lebesgue-measurable set?  Arbitrary?)
  937.  
  938.      (B) how many pieces are permitted (finitely many? countably? uncountably?)
  939.  
  940.      (C) what motions are allowed in "reassembling" (translations?
  941.          rotations?  orientation-reversing maps?  isometries?
  942.          affine maps?  homotheties?  arbitrary continuous images?  etc.)
  943.  
  944.      (D) how the pieces are permitted to be glued together.  The
  945.          simplest notion is that they must be disjoint.  If the pieces
  946.          are polygons [or any piece with a nice boundary] you can permit
  947.          them to be glued along their boundaries, ie the interiors of the
  948.          pieces disjoint, and their union is the desired figure.
  949.  
  950.  
  951.     Some dissection results
  952.  
  953.      1) We are permitted to cut into FINITELY MANY polygons, to TRANSLATE
  954.         and ROTATE the pieces, and to glue ALONG BOUNDARIES;
  955.         then Yes, any two equal-area polygons are equi-decomposable.
  956.  
  957.         This theorem was proven by Bolyai and Gerwien independently, and has
  958.  
  959.         undoubtedly been independently rediscovered many times.  I would not
  960.         be surprised if the Greeks knew this.
  961.  
  962.         The Hadwiger-Glur theorem implies that any two equal-area polygons are
  963.         equi-decomposable using only TRANSLATIONS and ROTATIONS BY 180
  964.         DEGREES.
  965.  
  966.      2) THM (Hadwiger-Glur, 1951) Two equal-area polygons P,Q are
  967.         equi-decomposable by TRANSLATIONS only, iff we have equality of these
  968.         two functions:     PHI_P() = PHI_Q()
  969.         Here, for each direction v (ie, each vector on the unit circle in the
  970.         plane), let PHI_P(v) be the sum of the lengths of the edges of P which
  971.         are perpendicular to v, where for such an edge, its length is positive
  972.         if v is an outward normal to the edge and is negative if v is an
  973.         inward normal to the edge.
  974.  
  975.  
  976.      3) In dimension 3, the famous "Hilbert's third problem" is:
  977.  
  978.        "If P and Q are two polyhedra of equal volume, are they
  979.         equi-decomposable by means of translations and rotations, by
  980.         cutting into finitely many sub-polyhedra, and gluing along
  981.         boundaries?"
  982.  
  983.         The answer is "NO" and was proven by Dehn in 1900, just a few months
  984.         after the problem was posed. (Ueber raumgleiche polyeder, Goettinger
  985.         Nachrichten 1900, 345-354). It was the first of Hilbert's problems
  986.         to be solved. The proof is nontrivial but does *not* use the axiom
  987.         of choice.
  988.  
  989.         "Hilbert's Third Problem", by V.G.Boltianskii, Wiley 1978.
  990.  
  991.  
  992.      4) Using the axiom of choice on non-countable sets, you can prove
  993.         that a solid sphere can be dissected into a finite number of
  994.         pieces that can be reassembled to two solid spheres, each of
  995.         same volume of the original. No more than nine pieces are needed.
  996.  
  997.         This construction is known as the "Banach-Tarski" paradox or the
  998.         "Banach-Tarski-Hausdorff" paradox (Hausdorff did an early version of
  999.         it).  The "pieces" here are non-measurable sets, and they are
  1000.         assembled *disjointly* (they are not glued together along a boundary,
  1001.         unlike the situation in Bolyai's thm.)
  1002.          An excellent book on Banach-Tarski is:
  1003.  
  1004.         "The Banach-Tarski Paradox", by Stan Wagon, 1985, Cambridge
  1005.         University Press.
  1006.  
  1007.          Also read in the Mathematical Intelligencier an article on
  1008.         the Banach-Tarski Paradox.
  1009.  
  1010.         The pieces are not (Lebesgue) measurable, since measure is preserved
  1011.         by rigid motion. Since the pieces are non-measurable, they do not
  1012.         have reasonable boundaries. For example, it is likely that each piece's
  1013.         topological-boundary is the entire ball.
  1014.  
  1015.         The full Banach-Tarski paradox is stronger than just doubling the
  1016.         ball.  It states:
  1017.  
  1018.      5) Any two bounded subsets (of 3-space) with non-empty interior, are
  1019.         equi-decomposable by translations and rotations.
  1020.  
  1021.         This is usually illustrated by observing that a pea can be cut up
  1022.         into finitely pieces and reassembled into the Earth.
  1023.  
  1024.         The easiest decomposition "paradox" was observed first by Hausdorff:
  1025.  
  1026.      6) The unit interval can be cut up into COUNTABLY many pieces which,
  1027.         by *translation* only, can be reassembled into the interval of
  1028.         length 2.
  1029.  
  1030.         This result is, nowadays, trivial, and is the standard example of a
  1031.         non-measurable set, taught in a beginning graduate class on measure
  1032.         theory.
  1033.  
  1034.  
  1035.         References:
  1036.  
  1037.         In addition to Wagon's book above, Boltyanskii has written at least
  1038.         two works on this subject.  An elementary one is:
  1039.  
  1040.           "Equivalent and equidecompsable figures"
  1041.  
  1042.         in Topics in Mathematics published by D.C. HEATH AND CO., Boston.  It
  1043.         is a translation from the 1956 work in Russian.
  1044.  
  1045.           Also, the article "Scissor Congruence" by Dubins, Hirsch and ?,
  1046.         which appeared about 20 years ago in the Math Monthly, has a pretty
  1047.         theorem on decomposition by Jordan arcs.
  1048.  
  1049.  
  1050.         ``Banach and Tarski had hoped that the physical absurdity of this
  1051.         theorem would encourage mathematicians to discard AC. They were
  1052.         dismayed when the response of the math community was `Isn't AC great?
  1053.         How else could we get such unintuitive results?' ''
  1054.  
  1055.  
  1056. 18Q.   Is there a theory of quaternionic analytic functions, that is, a four-
  1057.      dimensional analog to the theory of complex analytic functions?
  1058.  
  1059. A.   Yes.   This was developed in the 1930s by the mathematician
  1060.      Fueter.   It is based on a generalization of the Cauchy-Riemann
  1061.      equations, since the possible alternatives of power series expansions
  1062.      or quaternion differentiability do not produce useful theories.
  1063.      A number of useful integral theorems follow from the theory.
  1064.      Sudbery provides an excellent review.  Deavours covers some of the same
  1065.      material less thoroughly.   Brackx discusses a further generalization
  1066.      to arbitrary Clifford algebras.
  1067.  
  1068.  
  1069.       Anthony Sudbery, Quaternionic Analysis, Proc. Camb. Phil. Soc.,
  1070.       vol. 85, pp 199-225, 1979.
  1071.  
  1072.       Cipher A. Deavours, The Quaternion Calculus, Am. Math. Monthly,
  1073.       vol. 80, pp 995-1008, 1973.
  1074.  
  1075.       F. Brackx and R. Delanghe and F. Sommen, Clifford analysis,
  1076.       Pitman, 1983.
  1077.  
  1078.  
  1079.  
  1080.  
  1081.  
  1082. --------------------------------------------------------------------------
  1083. Questions and Answers _Compiled_ by:
  1084.  
  1085. Alex Lopez-Ortiz                              alopez-o@maytag.UWaterloo.ca
  1086. Deparment of Computer Science                       University of Waterloo
  1087. Waterloo, Ontario                                                   Canada
  1088. ---
  1089.  
  1090.