0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Convergent

المؤلف:  Liberman, H.

المصدر:  Simple Continued Fractions: An Elementary to Research Level Approach. SMD Stock Analysts

الجزء والصفحة:  ...

28-4-2020

1564

+

-

20

Convergent

The word "convergent" has a number of different meanings in mathematics.

Most commonly, it is an adjective used to describe a convergent sequence or convergent series, where it essentially means that the respective series or sequence approaches some limit (D'Angelo and West 2000, p. 259).

The rational number obtained by keeping only a limited number of terms in a continued fraction is also called a convergent. For example, in the simple continued fraction for the golden ratio,

 phi=1+1/(1+1/(1+...)),

(1)

the convergents are

 1,1+1/1,1+1/(1+1/1),...=12,3/2,....

(2)

Convergents are commonly denoted A_n/B_np_n/q_nP_n/Q_n (ratios of integers), or c_n (a rational number).

Given a simple continued fraction [b_0;b_1,b_2,...], the nth convergent is given by the following ratio of tridiagonal matrix determinants:

 (A_n)/(B_n)=(|b_0 -1 0 ... 0; 1 b_1 -1 ... 0; 0 1 b_2 ... 0; 0 0 1 ... -1; 0 0 0 ... b_n|)/(|b_1 -1 ... 0; 1 b_2 ... 0; 0 1 ... -1; 0 0 ... b_n|).

(3)

For example, the third convergent of pi=[3;7,15] is

 (A_3)/(B_3)=(|3 -1 0; 1 7 -1; 0 1 15|)/(|7 -1; 1 15|)=(333)/(106).

(4)

In the Wolfram Language, Convergents[terms] gives a list of the convergents corresponding to the specified list of continued fraction terms, while Convergents[xn] gives the first n convergents for a number x.

Consider the convergents c_n=A_n/B_n of a simple continued fraction [b_0;b_1,b_2,...], and define

A_(-1) = 1

(5)

B_(-1) = 0

(6)

A_0 = b_0

(7)

B_0 = 1.

(8)

Then subsequent terms can be calculated from the recurrence relations

A_k = b_kA_(k-1)+A_(k-2)

(9)

B_k = b_kB_(k-1)+B_(k-2).

(10)

k=1, 2, ..., n.

For a generalized continued fraction K_(k=1)^(infty)a_k/b_k, the recurrence generalizes to

A_k = b_kA_(k-1)+a_kA_(k-2)

(11)

B_k = b_kB_(k-1)+a_kB_(k-2).

(12)

The continued fraction fundamental recurrence relation for a simple continued fraction is

 A_nB_(n-1)-A_(n-1)B_n=(-1)^(n+1).

(13)

It is also true that if b_0!=0,

(A_n)/(A_(n-1)) = [b_n;b_(n-1),...,b_0]

(14)

(B_n)/(B_(n-1)) = [b_n;b_(n-1),...,b_1].

(15)

Furthermore,

 (A_n)/(B_n)=(A_(n+1)-A_(n-1))/(B_(n+1)-B_(n-1)).

(16)

Also, if a convergent c_n=A_n/B_n>1, then

 (B_n)/(A_n)=[0;b_0,b_1,...,b_n].

(17)

Similarly, if c_n=A_n/B_n<1, then b_0=0 and

 (B_n)/(A_n)=[0;b_1,...,b_n].

(18)

The convergents A_n/B_n also satisfy

(A_n)/(B_n)-(A_(n-1))/(B_(n-1)) = ((-1)^(n+1))/(B_nB_(n-1))

(19)

(A_n)/(B_n)-(A_(n-2))/(B_(n-2)) = (b_n(-1)^n)/(B_nB_(n-2)).

(20)

CFConvergents

Plotted above on semilog scales are c_n-pi (n even; left figure) and pi-c_n (n odd; right figure) as a function of n for the convergents of pi. In general, the even convergents c_(2n) of an infinite simple continued fraction for a number x form an increasing sequence, and the odd convergents c_(2n+1) form a decreasing sequence (so any even convergent is less than any odd convergent). Summarizing,

 c_0<c_2<c_4<...<c_(2n-2)<c_(2n)<...<x

(21)

 x<...<c_(2n+1)<c_(2n-1)<c_5<c_3<c_1.

(22)

Furthermore, each convergent for n>=3 lies between the two preceding ones. Each convergent is nearer to the value of the infinite continued fraction than the previous one. In addition, for a number x=[b_0;b_1,b_2,...],

 1/((b_(n+1)+2)B_n^2)<|x-(A_n)/(B_n)|<1/(b_(n+1)B_n^2).

(23)


REFERENCES:

D'Angelo, J. P. and West, D. B. Mathematical Thinking: Problem-Solving and Proofs, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 2000.

Liberman, H. Simple Continued Fractions: An Elementary to Research Level Approach. SMD Stock Analysts, pp. II-9-II-10, 2003.

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد