■連分数展開の第n近似分数(その175)
ガウスはまた,連分数の部分商の確率密度関数は
P(an=k)=P(k<εn<k+1)=P(εn<k+1)−P(εn<k)
→log2(1+1/k)−log2(1+1/(k+1))=log2(1+1/k(k+2))
であることを示しました.
an=1,2,3,・・・に対する確率は大部分の小数部で等しいのと対照的に,連分数では減少していきます.そして,十分大きなnに対する部分商の起こる確率Pは
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9+
P(an =k) .41 .17 .09 .06 .04 .03 .02 .02 .16
となることがわかります.
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部分商がaになる確率は
log2(1+1/a)−log2(1+1/(a+1))
=log2((a+1)^2/((a+1)^2−1))
商が1になる確率はlog2(4/3)=41.504%
商が2になる確率はlog2(9/8)=16.993%
商が3になる確率はlog2(16/15)=9.311%
商が4になる確率はlog2(25/24)=5.889%
商が1となる確率は41%で,これはベンフォードの法則,最大桁が1になる頻度log102=0.3010よりも高いことになる.
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