■2次無理数の有理数近似(その69)
an^2−8bn^2=1
が成り立つ最小解は(a,b)=(3,1)である.
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【1】√8に収束する数列
√7の最良近似では
(3+√8)^n=an+bn√8
(3−√8)^n=an−bn√8
これらの数列は
an^2−8bn^2=(1)^n
となる関係式で結ばれていて,
an/bn→ √7
ですから,√7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+√8bn+1=(3+√8)(an+√8bn)
=(3an+8bn)+√8(an+3bn)
より
an+1=3an+8bn
bn+1=an+3bn
an+1=3an+8bn=3an+8(an-1+3bn-1)
=3an-an-1+3(3an-1+8bn-1)=6an-an-1
bn+1=an+3bn=(3an-1+8bn-1)+3bn
=3(an-1+3bn-1)+3bn-bn-1)=6bn-bn-1
より
an+1=6an−an-1,bn+1=6bn−bn-1
(3+√8)^1=(3+√8)→(3,1)
(3+√8)^2=(17+6√8)→(17,6)
α,βを2次方程式x^2−6x+1=0の根3±√8として,初期値をa1=3,a2=17,b1=1,b2=6とすると
an/bn→ √7
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^2−16x+1=0の根3±√8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)
α=3+√8,β=3−√8,初期値をa1=3,a2=17とすると
an=1/2√8{(3+√8)^n-1(8+3√8)-(3−√8)^n-1(3-3√8)}
a1=3、a2=17
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=1,b2=6とすると
bn=1/2√8{(3+√8)^n-1(3+√8)−(3−√8)^n-1(3-√8)}
b1=1、b2=6
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