■2次無理数の有理数近似(その67)
an^2−6bn^2=1
が成り立つ最小解は(a,b)=(5,2)である.
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【1】√6に収束する数列
√6の最良近似では
(5+2√6)^n=an+bn√6
(5−2√6)^n=an−bn√6
これらの数列は
an^2−3bn^2=(1)^n
となる関係式で結ばれていて,
an/bn→ √6
ですから,√6に最も近い分数を与えることがわかります(最良近似).
an+1+√6bn+1=(5+2√6)(an+√6bn)
=(5an+12bn)+√6(2an+5bn)
より
an+1=5an+12bn
bn+1=2an+5bn
an+1=5an+12bn=5an+12(2an-1+5bn-1)
=5an-an-1+5(5an-1+12bn-1)=10an-an-1
bn+1=2an+5bn=(10an-1+24bn-1)+5bn
=5(2an-1+5bn-1)+5bn-bn-1)=10bn-bn-1
より
an+1=10an−an-1,bn+1=10bn−bn-1
(5+2√6)^1=(5+2√6)→(5,2)
(5+2√6)^2=(49+20√6)→(49,20)
α,βを2次方程式x^2−10x+1=0の根5±2√6として,初期値をa1=5,a2=49,b1=2,b2=20とすると
an/bn→ √6
となります.
近似分数列{an/bn}で非常によく近似できる実数αについて
|α−an/bn|<1/bn^2
が成立するならば,αは無理数です(ディリクレの定理).
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α,βを2次方程式x^2−10x+1=0の根5±2√6として,
an+1−αan=β(an−αan-1)=β^2(an-1−αan-2)=・・・=β^(n-1)(a2−αa1)
α,βを入れ替えると
an+1−βan=α^(n-1)(a2−βa1)
an+1−αan=β^(n-1)(a2−αa1)
したがって,整数列{an}の一般項は
an={α^(n-1)(a2−βa1)−β^(n-1)(a2−αa1)}/(α−β)
初期値をa1=5,a2=49とすると
an=1/4√6{(α)^n-1(24+10√6)-(β)^n-1(4-10√6)}
a1=5、a2=49
整数列{bn}でも同じ漸化式ですから,同じ一般項になります.
bn={α^(n-1)(b2−βb1)−β^(n-1)(b2−αb1)}/(α−β)
初期値をb1=2,b2=20とすると
bn=1/4√6{(α)^n-1(10+4√6)−(β)^n-1(10-4√6)}
b1=2、b2=20
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