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广义连分数


广义连分数是如下形式的表达式

 b_0+(a_1)/(b_1+(a_2)/(b_2+(a_3)/(b_3+...))),
(1)

其中 部分分子 a_1,a_2,...部分分母 b_0,b_1,b_2,... 通常可以是整数、实数、复数或函数(Rockett 和 Szüsz,1992 年,第 1 页)。广义连分数也可以写成如下形式

 x=b_0+(a_1)/(b_1+)(a_2)/(b_2+)...
(2)

 x=b_0+K_(n=1)^infty(a_n)/(b_n).
(3)

请注意,有时也会使用 a_n/b_n 以外的其他字母;例如,以下文档ContinuedFractionK[f, g, {i, imin, imax}] 在 Wolfram 语言 中使用 f_n/g_n

帕德逼近 提供了另一种展开函数的方法,即作为两个幂级数的比率。商差算法 允许连分数、幂级数和有理函数逼近之间的相互转换。

下表给出了少量闭合形式的 连分数常数 示例(参见 Euler 1775)。拉马努金连分数 提供了另一类引人入胜的连分数常数,而 Rogers-Ramanujan 连分数 是收敛广义连分数函数的示例,其中简单的定义导致了相当复杂的结构。

连分数近似值OEIS
K_(n=1)^(infty)1/k(I_1(2))/(I_0(2))0.697774...A052119
K_(n=1)^(infty)k/k(e-1)^(-1)0.581976...A073333
1+K_(n=1)^(infty)k/1sqrt(2/(epi))[erfc(2^(-1/2))]^(-1)1.525135...A111129
K_(n=1)^(infty)k/k(sqrt(e)-1)^(-1)1.541494...A113011

 (A_n)/(B_n)=b_0+K_(k=1)^n(a_k)/(b_k)
(4)

被称为连分数的第 n收敛项

正则连分数 表示(通常在不加限定地使用术语“连分数”时所指的)数字 x 的一种表示形式,其中 部分商 全为 1 (a_n=1),b_0 是整数,并且 b_1b_2、... 是正整数(Rockett 和 Szüsz,1992 年,第 3 页)。

欧拉表明,如果 收敛级数 可以写成如下形式

 c_1+c_1c_2+c_1c_2c_3+...,
(5)

那么它等于连分数

 (c_1)/(1-(c_2)/(1+c_2-(c_3)/(1+c_3-...)))
(6)

(Borwein 等人,2004 年,第 30 页)。

要“舍入”正则连分数,截断最后一项,除非它是 +/-1,在这种情况下,应将其添加到前一项(Gosper 1972,项目 101A)。要取简单连分数的倒数,添加(或可能删除)初始 0 项。要取反,取所有项的 负数,可以选择使用恒等式

 [-a,-b,-c,-d,...]=[-a-1,1,b-1,c,d,...].
(7)

一个特别漂亮的恒等式,涉及连分数的项是

 ([a_0,a_1,...,a_n])/([a_0,a_1,...,a_(n-1)])=([a_n,a_(n-1),...,a_1,a_0])/([a_n,a_(n-1),...,a_1]).
(8)

有限简单分数有两种可能的表示形式

 [a_0,...,a_n]={[a_0,...,a_(n-1),a_n-1,1]   for a_n>1; [a_0,...,a_(n-2),a_(n-1)+1]   for a_n=1.
(9)

另请参见

连分数, 连分数常数, 收敛项, Lehner 连分数, 帕德逼近, 部分分母, 部分分子, 拉马努金连分数, 正则连分数, Rogers-Ramanujan 连分数, 简单连分数

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Borwein, J.; Bailey, D.; 和 Girgensohn, R. Experimentation in Mathematics: Computational Paths to Discovery. Wellesley, MA: A K Peters, 2004.Gosper, R. W. "Continued fractions query." [email protected] 帖子, 1996 年 12 月 27 日。Gosper, R. W. Item 101a in Beeler, M.; Gosper, R. W.; 和 Schroeppel, R. HAKMEM. Cambridge, MA: MIT Artificial Intelligence Laboratory, Memo AIM-239, pp. 37-39, 1972 年 2 月。 http://www.inwap.com/pdp10/hbaker/hakmem/cf.html#item101a.Rockett, A. M. 和 Szüsz, P. Continued Fractions. New York: World Scientific, 1992.

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "广义连分数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/GeneralizedContinuedFraction.html

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