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连分数概念简介:初等数论中有限连分数的定义及性质

时间:2023-10-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:,anN*,an>1,我们把形如的数称为有限连分数,记为[a0,a1,a2,a3,…,an].不难理解,有限连分数实质上是一个分数,因此,它是一个有理数.后面我们会证明:对无穷数列a0,a1,…

连分数概念简介:初等数论中有限连分数的定义及性质

其特点是,每层次是一个整数与一个分子为1的正分数之和.这样的繁分数,可以简记为[2,3,2,5],它可以让我们从一个新的角度研究数的性质、解决相关问题,这就是本章要学习的连分数.

定义1 设a0∊Z,n,a1,…,an∊N*,an>1,我们把形如

的数称为有限连分数,记为[a0,a1,a2,a3,…,an].

不难理解,有限连分数实质上是一个分数,因此,它是一个有理数.

后面我们会证明:对无穷数列a0,a1,…,an,…,下式

表示一个无理数.

定义2 设a0∊Z,n,a1,…,an,…∊N*,我们把形如式(*)的数称为无限连分数,简记为[a0,a1,a2,a3,…,an,…].

有限连分数和无限连分数统称为连分数.

例1 化连分数[2,3,1,1,5]为分数.

注意到上面的计算过程是从最右边的两个数1,5开始,逐步向左扩展,因而其过程可简化为:

例2 把-5/12化为连分数.

解 负分数要先化为一个负整数与一个正的真分数之和,真分数可用“倒一倒、除一除”的方法(简称倒除法),依次得到各个部分的分母.(www.xing528.com)

可见,上一次除的除数和余数,恰为下一次除的被除数和除数.这恰为辗转相除的过程.而每次除得的商恰为所化成的连分数的各层次的分母.这就告诉我们,化分数为连分数,可以用辗转相除法.

由辗转相除法可知,任何两数相除的次数有限.又因为任一有理数均可表示为分数,所以,任一有理数均可化为有限连分数.

至此,我们得到下面的定理.

定理2 有限连分数与有理数可以互化.

由该定理也可知,无理数不可能化为有限连分数,只能化为无限连分数.反之,无限连分数是一个无理数(下节将给出证明).

下面我们通过例子介绍如何把一个无理数化为无限连分数.

无限循环连分数

习题4.1

1.计算下列连分数的值:

(1)[2,3,5,6];(2)[1,4,12,5].

2.把下列各数化为连分数:

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