$\ln(2)$ en fraction continue
dans Arithmétique
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
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
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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.
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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)?
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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..
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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 $\ln(2)$...
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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 !
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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.
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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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