■連分数展開の第n近似分数(その174)
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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