■数直線上の集合(その44)
平方根を無限連分数に表す手順はわかりやすく,たとえば,1<√2<2であるから
√2=1+(√2−1)
=1+1/(√2+1) 2<√2+1<3
=1+1/{2+(√2−1)}
=1+1/{2+1/(√2+1)}
=1+1/{2+1/(2+(√2−1)}
=1+1/{2+1/(2+1/(√2+1)}
=1+1/{2+1/{2+1/{2+1/{2+・・・
の手順を何度も繰り返すことにより,
√2=[1:2,2,2,2,・・・]
ができあがります.
また,黄金比φ=(1+√5)/2は,
φ=[1:1,1,1,,1,・・・]
で表されます.黄金比φ=(1+√5)/2が,無限連分数
φ=[1:1,1,1,,1,・・・]
や無限の入れ子の根号
φ=√(1+√(1+√(1+√(1+・・・
で3通りにも表されるという事実は魔法のようにさえ思えます.
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(3-√5)/2=0+1/(3+√5)/2
=0+1/{2+(√5−1)/2}
=0+1/{2+1/(√5+1)/2}
=0+1/{2+1/(1+(√5−1)/2}
=0+1/{2+1/(1+1/(√5+1)/2}
=0+1/{2+1/{1+1/{1+1/{1+・・・
の手順を何度も繰り返すことにより,
(3-√5)/2=[0:2,1,1,1,・・・]
ができあがります.
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w=[0:a1,a2,a3,・・・]とする。このとき、1-wに対する連分数は
1-w=[0:1,a1-1,a2,a3,・・・]=[0:b1,b2,b3,b4,・・・]
b1=1,b2=a1-1,b3=a2,b4=a3
もし、a1-1=0ならば1-(1-w)に対する連分数はwに対する連分数に等しいから
1-(1-w)=[0:1,b1-1,b2,b3,b4,・・・]=[0:a1,a2,a3,・・・]
a1=1,a2=b1-1,a3=b2,a4=b3
a1=1,a2=0,a3=a1-1,a4=a2
[・・・,am,0,am+2,am+3,・・・]=[・・・,am+am+2,am+3,am+4,am+5,・・・]
w=(√5-1)/2=[0:1,1,1,・・・]
1-w=(3-√5)/2=[0:1,0,1,1,・・・]=[0:2,1,1,1,・・・]
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