■ペル恒等式(その5)

 単純循環連分数

  L=[a:b,b,b,b,・・・]

で表される数Lを求めてみることにしましょう.

  L−a=R=[0:b,b,b,b,・・・]=1/(b+R)

  R^2+bR−1=0 → R=(−b+(b^2+4)^(1/2))/2

  L=a+R=a−b/2+(b^2/4+1)^(1/2)

 同様に,2項が循環する連分数は

  L=[a:b,c,b,c,・・・]

  L=ab−bc/2+((bc)^2/4+bc)^(1/2)

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 循環部の最後の項を除いた部分は回文(前から読んでも後から読んでも同じ)になっているという事実は,2次の無理数√mに共通していえる性質です.

  √m=[q0;q1,q2,・・,q2,q1,2q0,・・・]

 このことから,最も素朴な循環連分数は

  √m=[q0;2q0,2q0,2q0,・・・]

で表されるものと考えられます.

 このとき,

  P=2q0^2+1,Q=2q0

より,mは

  (2q0^2+1)^2−m・4q0^2=±1

を満たす整数となるのですが,結局,このようなmは

  m=q0^2+1=2,5,10,・・・

となることが導き出されます.

  √2=[1;2,2,2,・・・]

  √5=[2;4,4,4,・・・]

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  √13=[3;1,1,1,1,6,・・・]

  √74=[8;1,1,1,1,16,・・・]

  √185=[13;1,1,1,1,26,・・・]

  √346=[18;1,1,1,1,36,・・・]

  √41=[6;2,2,12,・・・]

  √130=[11;2,2,22,・・・]

  √269=[16;2,2,32,・・・]

  √458=[21;2,2,42,・・・]

 なお,2次の無理数には循環連分数が対応しますが,連分数による実数の最良近似は解を下方と上方から近似していく方法であって,ユークリッドの互除法に直結しています.

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