$\ln(2)$ en fraction continue

Bonjour,
Est ce que quelqu'un sait comment retrouver le développement en fractions continues de ln(2) donné par E. Weisstein en 2013 : [0; 1, 2, 3, 1, 6, 3, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 3, 10, ...] . Merci

Réponses

  • Il s'agit de connaître suffisamment de décimales pour aller assez loin dans le développement. L'algorithme est simple, il suffit de poser $$a_0 = \lfloor x \rfloor, x_1 = \frac{1}{x-a_0}$$ puis pour tout $i \geq 1$, $$a_{i} = \lfloor x_i \rfloor, x_{i+1} = \frac{1}{x_i-a_i}.$$ Puisque $\log 2$ est irrationnel, la construction ne s'arrête jamais.
  • Il y a des développements en fractions continues non régulières qui sont connus.
    $\ln(2)=\dfrac{\ln(1+x)}{x}$ pour $x=1$, peut s'écrire comme une valeur d'une fonction hypergéométrique.

    Pour le développement en fractions continues (irrégulières) des fonctions hypergéométriques voir le paragraphe "II-2.3. Fonction hypergéométrique de GAUSS. " de:
    https://www.physinfo.org/Acc_Conv/Acc_Conv_Part2.pdf
  • Merci pour vos réponses. Existe t-il une démonstration simple de la convergence de [ a0;a1,a2,...] vers ln(2)?
  • Et bien, j'ouvre l'excellent (vraiment excellent) livre d'Harry Hochstadt The functions of mathematical physics' Dover 9 dollars US a la page 100, et la formule 14 donne exactement le developpement en fraction continue de $\log(1+x))/x$ du a Gauss..
  • P., veux-tu dire qu'il y a une formule fermée ? (Je n'ai pas cet excellent livre et malgré la célérité des achats modernes, je ne l'aurai pas d'ici ce soir.) Cela me surprend car Wolfram annonce qu'Eric Weisstein a calculé 9,7 milliards de décimales ici. Or ce n'est pas le type qui se vanterait d'avoir écrit 9 milliards de termes du développement en série de $\ln(2)$...
  • P.:

    LE developpement en fraction continue?

    Tu veux dire UN développement en fraction continue irrégulière?

    (Il est entendu qu'un nombre irrationnel n'a qu'un seul développement en fraction continue régulière)
  • Math Coss:

    Je pense que P. parle d'un développement irrégulier.
    Il en existe pas qu'un seul.

    PS:
    Rappelons nous que c'est grâce à un tel développement en fraction continue irrégulière mais convergent qu'a été démontré initialement que $\zeta(3)$ est irrationnel.
    On ne connait pas complètement le développement en fraction régulière de ce nombre.
  • Fin de partie, voudrais-tu préciser ce que sont des développement réguliers ou irréguliers ? Merci !
  • Wikipedia parle de fraction continue généralisée:

    https://fr.wikipedia.org/wiki/Fraction_continue_généralisée


    Ce sont des expressions formelles qui ne convergent pas nécessairement (il existe des critères de convergence: Je crois que Lambert a utilisé un tel critère pour démontrer que $\pi$ est irrationnel) .
    Contrairement aux fractions continues régulières qui, elles, convergent.


    Il est bien connu que les nombres qui peuvent s'écrire comme valeur d'une série hypergéométrique (comme $\frac{\ln(1+x)}{x}$) ont un développement en fraction continue généralisée/irrégulière.
  • Vu, merci.
  • Un exemple d'un tel développement:

    \begin{align}\int_0^1 \frac{x^{n-1}}{1+x^m}\,dx=\frac{1}{n+\frac{n^2}{m+\frac{(m+n)^2}{m+\frac{(2m+n)^2}{m+\frac{(3m+n)^2}{m+...}}}}}\end{align}

    Il faut aussi se rappeler qu'il y a une relation entre une série alternée $\sum_{k=1}^{\infty} (-1)^ka_k$ et un développement en fraction continue généralisée.

    Sur les fractions continues:
    http://www.elemathique.com/fraction_continue.php
    http://jeandidier.garaud.free.fr/Prose/fracctue.pdf
  • Pour préciser ce que j'écrivais ci-dessus:

    \begin{align}\frac{p_n}{q_n}&=[a_0,a_1,...,a_n]\\
    &=a_0+\frac{1}{q_0q_1}-\frac{1}{q_1q_2}+...+\frac{(-1)^{n-1}}{q_{n-1}q_n}
    \end{align}

    PS:
    Connaissez-vous la constante de Cahen?
    \begin{align}S=\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^{i}}{S_i-1}\end{align}
    $S_0=2,S_{n+1}=S_n^2-S_n+1$ pour $n\geq 0$.
    Ce nombre est transcendant et il existe une démonstration de ce fait.
    (trouvé dans l'article: Davison, J. L., & Shallit, J. O. (1991). Continued fractions for some alternating series )
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