المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
{ان أولى الناس بإبراهيم للذين اتبعوه}
2024-10-31
{ما كان إبراهيم يهوديا ولا نصرانيا}
2024-10-31
أكان إبراهيم يهوديا او نصرانيا
2024-10-31
{ قل يا اهل الكتاب تعالوا الى كلمة سواء بيننا وبينكم الا نعبد الا الله}
2024-10-31
المباهلة
2024-10-31
التضاريس في الوطن العربي
2024-10-31


Convergent  
  
765   05:36 مساءً   date: 28-4-2020
Author : Liberman, H.
Book or Source : Simple Continued Fractions: An Elementary to Research Level Approach. SMD Stock Analysts
Page and Part : ...


Read More
Date: 28-4-2020 527
Date: 8-1-2020 699
Date: 4-1-2021 889

Convergent

The word "convergent" has a number of different meanings in mathematics.

Most commonly, it is an adjective used to describe a convergent sequence or convergent series, where it essentially means that the respective series or sequence approaches some limit (D'Angelo and West 2000, p. 259).

The rational number obtained by keeping only a limited number of terms in a continued fraction is also called a convergent. For example, in the simple continued fraction for the golden ratio,

 phi=1+1/(1+1/(1+...)),

(1)

the convergents are

 1,1+1/1,1+1/(1+1/1),...=12,3/2,....

(2)

Convergents are commonly denoted A_n/B_np_n/q_nP_n/Q_n (ratios of integers), or c_n (a rational number).

Given a simple continued fraction [b_0;b_1,b_2,...], the nth convergent is given by the following ratio of tridiagonal matrix determinants:

 (A_n)/(B_n)=(|b_0 -1 0 ... 0; 1 b_1 -1 ... 0; 0 1 b_2 ... 0; 0 0 1 ... -1; 0 0 0 ... b_n|)/(|b_1 -1 ... 0; 1 b_2 ... 0; 0 1 ... -1; 0 0 ... b_n|).

(3)

For example, the third convergent of pi=[3;7,15] is

 (A_3)/(B_3)=(|3 -1 0; 1 7 -1; 0 1 15|)/(|7 -1; 1 15|)=(333)/(106).

(4)

In the Wolfram Language, Convergents[terms] gives a list of the convergents corresponding to the specified list of continued fraction terms, while Convergents[xn] gives the first n convergents for a number x.

Consider the convergents c_n=A_n/B_n of a simple continued fraction [b_0;b_1,b_2,...], and define

A_(-1) = 1

(5)

B_(-1) = 0

(6)

A_0 = b_0

(7)

B_0 = 1.

(8)

Then subsequent terms can be calculated from the recurrence relations

A_k = b_kA_(k-1)+A_(k-2)

(9)

B_k = b_kB_(k-1)+B_(k-2).

(10)

k=1, 2, ..., n.

For a generalized continued fraction K_(k=1)^(infty)a_k/b_k, the recurrence generalizes to

A_k = b_kA_(k-1)+a_kA_(k-2)

(11)

B_k = b_kB_(k-1)+a_kB_(k-2).

(12)

The continued fraction fundamental recurrence relation for a simple continued fraction is

 A_nB_(n-1)-A_(n-1)B_n=(-1)^(n+1).

(13)

It is also true that if b_0!=0,

(A_n)/(A_(n-1)) = [b_n;b_(n-1),...,b_0]

(14)

(B_n)/(B_(n-1)) = [b_n;b_(n-1),...,b_1].

(15)

Furthermore,

 (A_n)/(B_n)=(A_(n+1)-A_(n-1))/(B_(n+1)-B_(n-1)).

(16)

Also, if a convergent c_n=A_n/B_n>1, then

 (B_n)/(A_n)=[0;b_0,b_1,...,b_n].

(17)

Similarly, if c_n=A_n/B_n<1, then b_0=0 and

 (B_n)/(A_n)=[0;b_1,...,b_n].

(18)

The convergents A_n/B_n also satisfy

(A_n)/(B_n)-(A_(n-1))/(B_(n-1)) = ((-1)^(n+1))/(B_nB_(n-1))

(19)

(A_n)/(B_n)-(A_(n-2))/(B_(n-2)) = (b_n(-1)^n)/(B_nB_(n-2)).

(20)

CFConvergents

Plotted above on semilog scales are c_n-pi (n even; left figure) and pi-c_n (n odd; right figure) as a function of n for the convergents of pi. In general, the even convergents c_(2n) of an infinite simple continued fraction for a number x form an increasing sequence, and the odd convergents c_(2n+1) form a decreasing sequence (so any even convergent is less than any odd convergent). Summarizing,

 c_0<c_2<c_4<...<c_(2n-2)<c_(2n)<...<x

(21)

 x<...<c_(2n+1)<c_(2n-1)<c_5<c_3<c_1.

(22)

Furthermore, each convergent for n>=3 lies between the two preceding ones. Each convergent is nearer to the value of the infinite continued fraction than the previous one. In addition, for a number x=[b_0;b_1,b_2,...],

 1/((b_(n+1)+2)B_n^2)<|x-(A_n)/(B_n)|<1/(b_(n+1)B_n^2).

(23)


REFERENCES:

D'Angelo, J. P. and West, D. B. Mathematical Thinking: Problem-Solving and Proofs, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 2000.

Liberman, H. Simple Continued Fractions: An Elementary to Research Level Approach. SMD Stock Analysts, pp. II-9-II-10, 2003.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.