From Wikipedia, the free encyclopedia
Верижна дроб или продължаваща дроб в математиката в общия случай означава израз от вида
където е цяло число , а останалите и са положителни цели числа за . Числата и се наричат елементи на верижната дроб.[1] Дробите и се наричат частични дроби, се нарича -ти частичен числител и се нарича -ти частичен знаменател.[2] Частичните числители и частичните знаменатели също се наричат елементи на продължаващата дроб (след Оскар Перон, 1975).[3]
Всяко реално число може да бъде представено във вид на верижна дроб (крайна или безкрайна). Числото представлява крайна верижна дроб тогава и само тогава, когато то е рационално. Безкрайната верижна дроб се нарича още непрекъсната дроб.
Главната (но не единствена) полза от верижните дроби се състои в това, че те позволяват да се намерят добри приближения на реални числа във вид на обикновени дроби.[1] Верижните дроби се използват широко в теорията на числата и изчислителната математика. Използват се също така във физиката, небесната механика, техниката и други сфери. нотация
Използват се различни нотации за обозначаване на верижни дроби.
Съкратеното обозначаване на обща верижна дроб е
Въз основа на символите за сума и произведение , Гаус също въвежда следната нотация за това:
Правилната верижна дроб често се записва по следния начин: [4]
тук само е посочен отделно, защото е от , но следващите са винаги само от .
Обозначаването на крайни непрекъснати дроби е съответно
Продължаващата дроб може също да се представи като композиция от образи . Това дава по-формално определение от даденото по-рано.
За да се направи това, задава се и се взема
Дефиницията на безкрайни последователни дроби се прави чрез разглеждане на граничните стойности в раздела Безкрайни последователни дроби.
Верижната дроб се образува чрез итеративен процес на представяне на число като сбор от неговата цяла част и реципрочна стойност на друго число, след което записването на това друго число като сума от неговата цяла част и друга реципрочна стойност, и така нататък.[5] В крайна верижна дроб (или прекратена продължителна дроб) итерацията/рекурсията се прекратява след ограничен брой стъпки чрез използване на цяло число вместо друга верижна дроб. При безкрайната верижна дроб този процес продължава и тя е безкраен израз. И в двата случая всички цели числа в редицата, различни от първото, трябва да са положителни.[6]
Всяко реално число може да бъде представено чрез (крайна или безкрайна, периодична или непериодична) верижна дроб , където
долните скобки обозначават цялата част на числото .
За рационално число това разширение завършва, когато достигне нула за някои . В този случай е представено от крайна продължителна дроб . Един ефективен алгоритъм за преобразуване на обикновена дроб в непрекъсната дроб е алгоритъмът на Евклид. Представянето на рационално число като непрекъсната дроб е двусмислено: ако алгоритъмът, даден тук, дава непрекъснатата дроб , тогава верижната дроб съответства на същото число.
Като пример се разглежда рационалното число 415/93, което е около 4,4624. Като първо приближение се започва с 4, което е цяло число; 415/93 = 4 + 43/93. Дробната част е реципрочната на 93/43, което е около 2,1628. Използва се цялата част 2 като приближение за реципрочната стойност, за да се получи второ приближение на 4 + 1/2 = 4,5. Сега 93/43 = 2 + 7/43; останалата дробна част 7/43 е реципрочната стойност на 43/7, а 43/7 е около 6,1429. Използва се 6 като приближение за да се получи 2 + 1/6 като приближение за 93/43 и 4 + 12 + 16, около 4,4615, като трето приближение. Освен това, 43/7 = 6 + 1/7. И накрая, дробната част, 1/7, е реципрочната на 7, така че нейното приближение в тази схема 7 е точно (7/1 = 7 + 0/1) и дава точния израз 4 + 12 + 16 + 17 за 415/93.
-та подходяща дроб за верижната дроб се нарича крайна продължителна дроб , чиято стойност е някакво рационално число . Подходящите дроби с четни номера образуват нарастваща последователност, чиято граница е . По същия начин подходящите дроби с нечетни номера образуват намаляваща последователност, чиято граница също е . По този начин стойността на верижната дроб винаги е между стойностите на съседни подходящи дроби.
Ойлер е извел следните рекурентни формули за изчисляване на числителите и знаменателите на подходящи дроби:
По този начин величините и са многочлени от , наречени континуанти[7]:
Последователностите както на числителите , така и на знаменателите на подходящи дроби са строго нарастващи.
Числителите и знаменателите на съседни подходящи дроби са свързани с отношението
|
(1) |
От тук се вижда, че подходящите дроби винаги са несъкратими. Разделя се равенство (1) на и то добива вида
От това следва, че [8]
Изображението показва как подходящи дроби за златното сечение се доближават до него с увеличаване на номера на дробта. Дробите с нечетни номера се доближават до златното сечение отгоре, дробите с четни номера се доближават до него отдолу.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.