عدد متسام

في الرياضيات، يسمى عددا متساميا Transcendental number كل عدد حقيقي أو عقدي لا يكون حلا لأية معادلة حدودية:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle a_n~x^n + a_{n-1}~x^{n-1} + \cdots + a_1~x^1 + a_0 = 0\,}

بحيث $n\geq 1\,$ وتكون المعاملات $a_{i}\,$ أعدادا صحيحة (وبالتالي جذرية)، وأن يكون على الأقل أحد تلك المعاملات غير منعدم. إذن يكون العدد متساميا إذا وفقط إذا لم يكن جبريا.

لا يمكن أن تكون الأعداد المتسامية أعدادا جذرية. ومع ذلك، ليست كل الأعداد اللاجذرية متسامية: جذر مربع العدد 2 هو عدد لاجذري، ولكنه حل للمعادلة $x^{2}-2=0\,$.

مجموعة الأعداد المتسامية هي مجموعة غير قابلة للعد. والبرهان بسيط: بما أننا نستطيع عد الحدوديات ذات معاملات صحيحة، وبما أن كل حدودية تقبل عددا منتهيا من الحلول، فإن مجموعة الأعداد الجبرية هي مجموعة قابلة للعد. في حين، ينص برهان القطر لكانتور على أن مجموعة الأعداد الحقيقية (وبالتالي حتى العقدية) هي مجموعة غير قابلة للعد. وبالتالي مجموعة الأعداد المتسامية هي أيضا مجموعة غير قابلة للعد. بتعبير آخر، الأعداد الجبرية أقل بكثير من الأعداد المتسامية. ولكن عددا قليلا فقط من فئات الأعداد المتسامية معروف، ويبقى من الصعب البرهان على أن عددا ما هو عدد متسام.

نتائج: لتكن A مجموعة الأعداد الجبرية الحقيقية، إذن:

A جسم جزئي من $\mathbb {R} \,$. وبشكل خاص، المجموعة A مستقرة بالنسبة للجمع والضرب.

A هي مجموعة قابلة للعد، مما يدل على أن A مختلفة عن المجموعة $\mathbb {R} \,$. (الأعداد المتسامية موجودة).

 تاريخ

من المرجح أن يكون لايبنتز أول شخص خمن وجود أعداد لا تحقق معادلات حدودية بمعاملات جذرية. وأتت التسمية متسام في البحث الذي نشره سنة 1682 والذي برهن فيه على أن $sin(x)\,$ ليست دالة جبرية ل $x\,$.

أما أول برهان على وجود أعداد متسامية فقد كتبه جوزيف ليوفيل سنة 1844، والذي تضمن بعض الأمثلة، مثل ثابتة ليوفيل:

حيث يكون العدد النوني بعد الفاصلة 1 إذا كان n عامليا (أحد الأعداد 1، 2، 6، 24، 120، 720،...) ويكون 0 في الحالات الأخرى. ويمكن تقريب هذا العدد بشكل خاص بأعداد جذرية. برهن ليوفيل على أن الأعداد التي تحقق هذه الخاصية (والتي تعرف باسم أعداد ليوفيل) هي أعداد متسامية.

تظنن يوهان هنريك لامبرت، في مقاله الذي برهن فيه أن العدد $\pi \,$ ليس جذريا، أن العددين $e\,$ و$\pi \,$ هما عددان متساميان. وقد برهن تشارلز هيرمت، سنة 1873، على أن العدد $e\,$ هو عدد غير متسام. ليكون بذلك أول عدد برهن على أنه متسام دون أن ينشئ كذلك. وفي سنة 1874، وضع جورج كانتور البرهان المذكور أعلاه والذي يقود إلى أن مجموعة الأعداد المتسامية غير قابلة للعد.

في سنة 1882، نشر فيردينوند فون ليندمان برهانا على أن العدد $\pi \,$ هو عدد متسام. برهن في البداية على أن العدد $e$ مرفوع إلى أية قوة هو عدد متسام، وبما أن $e^{i\pi }=-1\,$ جبري، فإن $i\pi \,$ وبالتالي $\pi \,$ متساميان. عمم كارل ويرستراس هذه المقاربة في مبرهنة ليندمان-وايرستراس. وبمعرفة أن العدد $\pi \,$ متسام، أمكن البرهان على استحالة عدة إنشاءات هندسية بالبركار والمسطرة، وهذا يشمل الإنشاء الأكثر شهرة, وهو تربيع الدائرة.

في سنة 1900، طرح ديفيد هيلبرت سؤالا مهما بخصوص الأعداد المتسامية، يعرف باسم مسألة هيلبرت السابعة: « إذا كان a عددا جبريا غير منعدم ويخالف 1، وكان b عددا جبريا لاجذريا، فهل سيكون العدد $a^{b}\,$ متساميا بالضرورة؟ ». وكان الجواب نعم، سنة 1934 بمبرهنة جيلفوند شنايدر. يستطاع بسهولة الحصول على أعداد متسامية بفضل تلك المبرهنة، مثلا: $2^{\sqrt {2}}\,$، و$e^{\pi }\,$.

توسع آلان بيكر في هذا المجال في الستينيات.

 أعداد متسامية معروفة

• العدد $\pi \,$ (أنظر المقال العدد باي).
• العدد e أساس اللوغاريتم الطبيعي.
• $e^{\pi }\,$ ثابتة جيلفوند.
• $2^{\sqrt {2}}\,$ ثابتة جيلفوند-شنايدر. أو بشكل عام: $a^{b}\,$ حيث $a\neq 0\,$ و$a\neq 1\,$ عدد جبري، و b جبري وليس جذريا. الحالة العامة لمسألة هيلبرت السابعة، أي تحديد هل العدد $a^{b}\,$ متسام أم لا عندما يكون $a\neq 0\,$ و$a\neq 1\,$ عددا جبريا و b لاجذريا، لم تحل إلى الآن.
• $(-1)^{-i}\,$ وهو العدد $e^{\pi }$ للسبب المذكور أعلاه.
• $i^{i}\,$ وهو العدد $e^{-\pi /2}$.
• قيمة الدالة المثلثية $\sin(1)\,$.
• $\ln(a)\,$ إذا كان a عدد جذريا موجبا قطعا ويخالف 1.
• $\Gamma \left({\frac {1}{3}}\right)\,$، $\Gamma \left({\frac {1}{4}}\right)\,$ و$\Gamma \left({\frac {1}{6}}\right)\,$ (راجع دالة جاما لأويلر).
• $C_{10}=0,12345678910111213141516\dots$ ثابتة تشامبرنون (مبرهنة مالر، سنة 1961).
• $\sum _{k=0}^{+\infty }10^{-\lfloor \beta ^{k}\rfloor };\qquad \beta >1\;,$

حيث $\ \lfloor x\rfloor$ هو الجزء الصحيح للعدد $\ x\in \mathbb {R}$. مثلا: من أجل خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \beta = 2\,} يساوي هذا العدد:

• خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Omega\,} ثابتة تشيتين. وبشكل عام: كل عدد لا يمكن حسابه هو عدد متسام.

كل دالة جبرية غير ثابتة لمتغير عددي تعطي قيما متسامية إذا طبقنا عليها عددا متساميا. مثلا: بمعرفة أن العدد خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi\,} متسام، نستنتج مباشرة أن خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 5\pi\,} ، خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \frac{\pi-3}{\sqrt{2}}\,} ، خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\sqrt{\pi}-\sqrt{3})^8\,} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi^{5}+7)^{\frac{1}{7}}\,} هي أعداد متسامية كذلك.

في المقابل، يمكن لدالة جبرية لعدة متغيرات أن تعطي قيمة جبرية إذا طبقنا عليها أعدادا متسامية، عندما لا تكون تلك الأعداد مستقلة جبريا. مثلا، العددان خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi\,} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 1-\pi\,} متساميان، ولكن خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi~+~(1-\pi)~=~1\,} ليس متساميا. لا نعرف طبيعة خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi~+~e\,} ، ولكن نحن متأكدون من أن أحد العددين خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi~+~e\,} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi e\,} متسام بالضرورة. بشكل عام: من أجل عددين متسامين a و b، فسيكون على الأقل أحد العددين ab و a+b متساميا. للتأكد من ذلك، نعتبر الحدودية خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (x~-~a) (x~-~b) = x^2 - (a+b) x + a b\,} . إذا كان ab و a+b جبريين معا، فستكون هذه الحدودية بمعاملات جبرية، وبما أن الأعداد الجبرية تكون جسما جبريا مغلقا، فهذا يستلزم أن a و b حلي المعادلة عددان جبريان، وهذا تناقض. وبالتالي أحد العددين ab و a+b على الأقل متسام.

 مسائل مفتوحة

من بين الأعداد التي لا نعرف ما إذا كانت متسامية أم لا:

• خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi~+~e)\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi~-~e)\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi e)\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \left(\frac{e}{\pi}\right)\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi^{\pi})\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (e^e)\,} , خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (\pi^e)\,}
• ثابتة أويلر-ماسكروني خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \gamma\,} والتي لا نعرف ما إذا كانت لاجذرية.
• ثابتة كاتالان والتي لا نعرف ما إذا كانت لاجذرية.
• ثابتة أبيري خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \zeta(3)\,} والتي نعرف بأنها لاجذرية.

جميع أعداد ليوفيل هي أعداد متسامية، ولكن ليست جميع الأعداد المتسامية هي أعداد ليوفيل. يجب على حدود كل عدد لليوفيل، عند تفكيكه إلى كسور مستمرة، ألا تكون قابلة للحصر. إذن باستعمال برهان التعداد، يمكن أن نبين وجود أعداد متسامية أخرى غير أعداد ليوفيل. باستعمال التفكيك إلى كسور مستمرة للعدد e سنجد أنه ليس عددا لليوفيل. برهن كرت مالر سنة 1953 أن العدد e ليس عددا لليوفيل. وتظنن كذلك أن جميع الكسور المستمرة والتي حدودها محصورة وليست دورية ابتداء من رتبة معينة، هي أعداد متسامية.

 جزء من برهان على تسامي العدد e

ظهر أول برهان على تسامي العدد e سنة 1873. سنتبع هنا طريقة ديفيد هيلبرت (1862 - 1943) والذي بسط البرهان الأصلي لتشارلز هيرمت. الفكرة هي كالتالي:

نفترض أن العدد e هو عدد جبري، وذلك للحصول على تناقض في النهاية. إذن توجد مجموعة منتهية من المعاملات الصحيحة خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c_{0},c_{1},\ldots,c_{n}\,} التي تحقق المعادلة:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c_{0}+c_{1}e+c_{2}e^{2}+\cdots+c_{n}e^{n}=0\,}

بحيث يكون كلا العددان خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c_0} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c_n} مخالفين للصفر.

نختار عددا كبيرا k بما يكفي وذلك حسب قيمة n.

نضرب طرفي المعادلة بـ خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \int^{\infty}_{0}\,} ، في حين سنستعمل الترميز التالي خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \int^{b}_{a}\,} كاختصار للتكامل:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \int^{b}_{a} =\int^{b}_{a}x^{k}[(x-1)(x-2)\cdots(x-n)]^{k+1}e^{-x}\,dx\,} .

سنصل إلى المعادلة:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c_{0}\int^{\infty}_{0}+c_{1}e\int^{\infty}_{0}+\cdots+c_{n}e^{n}\int^{\infty}_{0} = 0\,}

والتي يمكن الآن كتابتها على الشكل:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{1}+P_{2}=0\,}

حيث

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{1}=c_{0}\int^{\infty}_{0}+c_{1}e\int^{\infty}_{1}+c_{2}e^{2}\int^{\infty}_{2}+\cdots+c_{n}e^{n}\int^{\infty}_{n}\,}

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_{2}=c_{1}e\int^{1}_{0}+c_{2}e^{2}\int^{2}_{0}+\cdots+c_{n}e^{n}\int^{n}_{0}\,}

الهدف الآن هو أن نبين من أجل k كبير بما يكفي، يستحيل تحقيق المتساويات أعلاه لأن :خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \frac{P_{1}}{k!}\,} هو عدد صحيح يخالف الصفر، في حين العدد خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \frac{P_{2}}{k!}\,} ليس كذلك.

والسبب في أن خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \frac{P_{1}}{k!}\,} عدد صحيح يخالف الصفر يأتي من العلاقة:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \int^{\infty}_{0}x^{j}e^{-x}\,dx=j!\,}

وهي صحيحة لكل عدد صحيح موجب j ويمكننا البرهنة عليها بالترجع عن طريق مكاملة بالأجزاء.

ولكي نبرهن على أن:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \left|\frac{P_{2}}{k!}\right|<1\,} من أجل k كبير بما يكفي

نشير أولا إلى أن خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x^{k}[(x-1)(x-2)\cdots(x-n)]^{k+1}e^{-x}\,} هو جداء الدوال خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle [x(x-1)(x-2)\cdots(x-n)]^{k}\,} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (x-1)(x-2)\cdots(x-n)e^{-x}\,} . وباستعمال المحد العلوي لـ خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle |x(x-1)(x-2)\cdots(x-n)|\,} وخطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle |(x-1)(x-2)\cdots(x-n)e^{-x}|\,} على المجال خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle [n,0]} وبما أن:

خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \lim_{k\to\infty}\frac{G^k}{k!}=0\,} لكل عدد حقيقي G.

وهذا كاف لإكمال البرهان.

يمكن استعمال طريقة ممثالة، مختلفة عن عن المقاربة الأصلية لـ (لندمان)، للبرهنة على أن e عدد متسام. زيادة على ذلك، تلعب بعض التقديرات وبعض خصائص الحدوديات المتماثلة دورا حيويا في البرهان.

 وصلات خارجية

• (إنگليزية) Proof that e is transcendental
• (إنگليزية) Proof that the Liouville Constant is transcendental
• (بالألمانية) Proof that e is transcendental (PDF)
• (بالألمانية) Proof that خطأ رياضيات (اعرض بصيغة MathML إن أمكن (تحت التجريب): رد غير صحيح ("Math extension cannot connect to Restbase.") من الخادم "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \pi} is transcendental (PDF)