■連分数の測度論(その37)

 ユークリッドの互除法の解析を続ける.除算ステップの最大回数がわかったから,次は平均回数を求めたい.

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[1]近似モデル

 分母がnのときの平均回数を

  Tn=1/n・ΣT(k,n)

とすると,漸化式

  T0=0,

  Tn=1+(T0+T1+・・・+Tn-1)/n

  Tn+1=1+(T0+T1+・・・+Tn)/(n+1)

=1+(n(Tn−1)+Tn)/(n+1)=Tn+1/(n+1)

が成り立つ.

 したがって,Tn=Hnすなわち調和数となるから

  Tn=ln(n)+O(1)

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[2]連続モデル(ガウスの定理)

 1828年,ガウスは整数部を除いた[0:a1,a2,a3,・・・,an]がxより小さい小数となる確率は

 P([0:a1,a2,a3,・・・,an]<x)=log2(1+x)+εn

で与えられることを証明しました.

 誤差項に関して,1928年にクズミンはほとんどすべての連分数に対して,

  εn=O(q^√n)  0<q<1

1929年にレヴィは

  εn=O(q^n)  q=0.7

であることを示しました.どちらも誤差項εnは漸近的に0になることを示しています.

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