■2次無理数の有理数近似(その74)

 Q(√5)の基本単数を求めると,

  x^2−5y^2=±1

 複号が-1の場合は(2,1)が最小

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 √5の最良近似では

  {(2+√5)}^n=an+bn√5

  {(2−√5)}^n=an−bn√5

これらの数列は

  an^2−5bn^2=(-1)^n

となる関係式で結ばれていて,

  an/bn→ √5

ですから,√5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+bn+1√5=(2+√5)(an+bn√5)

          =(2an+5bn)+√5(an+2bn)

より

  an+1=(2an+5bn)

  bn+1=(an+2bn)

  an+1=(2an+5bn)=2an+5(an-1+2bn-1)

 =2an+an-1+2(2an-1+5bn-1)=4an+an-1

  bn+1=(an+2bn)=(2an-1+5bn-1)+2bn

 =(2an-1+4bn-1)+bn-1+2bn=4bn+bn-1

より

  an+1=4an+an-1,bn+1=4bn+bn-1

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 α,βを2次方程式x^2−4x−1=0の根はα=2+√5とβ=2-√5

(2+√5)^1=(2+√5)→(2,1)

(2+√5)^2=(9+4√5)→(9,4)

初期値をa1=2,a2=9,b1=1,b2=4とすると

  an={α^n-1(a2−βa1)−β^n-1(a2−αa1)}/(α−β)

={α^n-1(5+2√5)−β^n-1(5-2√5)}/2√5

n=1:a1=2

n=2:a2=9

  bn={α^n-1(b2−βb1)−β^n-1(b2−αb1)}/(α−β)

={α^n-1(2+√5)-β^n-1(2-√5)}/2√5

n=1:b1=1

n=2:b2=4

となります.

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f(a/b)=(2an+5bn)/(an+2bn)

2/1,9/4,38/17、・・・分母はフィボナッチ数にならない

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{1+(a/b)}/2=(3a+7b)/(2a+4b)

3/2,13/8,55/34,・・・分母はフィボナッチ数になったが一つとびになっている。

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