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* 연분수 전개 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots,]$, $a_0=0$, $a_n\in \mathbb{Z}_{>0}$
 
* 연분수 전개 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots,]$, $a_0=0$, $a_n\in \mathbb{Z}_{>0}$
 
* $n\geq 0$에 대하여 $\alpha_n$을 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots, a_{n-1},\alpha_{n}]$를 만족하도록 정의하자
 
* $n\geq 0$에 대하여 $\alpha_n$을 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots, a_{n-1},\alpha_{n}]$를 만족하도록 정의하자
* $x_n(\alpha)=\alpha_n-a_n=\alpha_n-\left \lfloor{\alpha_n}\right \rfloor =\{\alpha_n\}$ 여기서 $\{\cdot\}$는 분수 부분
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* $\alpha_n$의 분수부분 $x_n(\alpha),\, 0\leq x_n(\alpha)< 1$을 생각하자, 즉
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$$x_n(\alpha)=\alpha_n-a_n$$
 
* $\mu_n(x)=\ell(\{\alpha:x_n(\alpha)<x\})$ 여기서 $\ell$는 $\mathbb{R}$의 르벡 측도
 
* $\mu_n(x)=\ell(\{\alpha:x_n(\alpha)<x\})$ 여기서 $\ell$는 $\mathbb{R}$의 르벡 측도
 
  
  
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|\mu_n(x)-\log_2 (1+x)|<Ce^{-\lambda n}
 
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* $k\leq \alpha_{n+1}<k+1$이 될 조건은 $\frac{1}{k+1}<x_n(\alpha)\leq \frac{1}{k}$와 동치이다
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* 따라서
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$$\ell(\{\alpha\in (0,1):a_{n+1}(\alpha)=k\})=\mu_n(\frac{1}{k})-\mu_n(\frac{1}{k+1})$$
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* 이로부터 다음을 얻는다
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\lim_{n\to \infty}\ell(\{\alpha\in (0,1):a_{n+1}(\alpha)=k\})=\log_2\left(1+\frac{1}{k(k+2)}\right)\sim \frac{1}{\log 2}\frac{1}{k^2}
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* 가령 $n>>0$에 대하여 $a_{n+1}(\alpha)=1$을 만족하는 실수집합의 르벡측도는 $2-\log_2 3=0.415037499\cdots$에 가까워진다
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==메모==
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* $\alpha_n-\left \lfloor{\alpha_n}\right \rfloor =\{\alpha_n\}$
  
  
 
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2015년 1월 22일 (목) 23:31 판

개요

  • 실수 $\alpha\in (0,1)$의 단순연분수 전개에서 나타나는 수의 분포에 대한 결과


가우스-쿠즈민 분포

기호

  • 연분수 전개 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots,]$, $a_0=0$, $a_n\in \mathbb{Z}_{>0}$
  • $n\geq 0$에 대하여 $\alpha_n$을 $\alpha=[a_0;a_1,a_2,\cdots, a_{n-1},\alpha_{n}]$를 만족하도록 정의하자
  • $\alpha_n$의 분수부분 $x_n(\alpha),\, 0\leq x_n(\alpha)< 1$을 생각하자, 즉

$$x_n(\alpha)=\alpha_n-a_n$$

  • $\mu_n(x)=\ell(\{\alpha:x_n(\alpha)<x\})$ 여기서 $\ell$는 $\mathbb{R}$의 르벡 측도


정리 (가우스,쿠즈민, 레비)

적당한 상수 $C>0,\lambda>0$에 대하여, 다음이 성립한다 $$ |\mu_n(x)-\log_2 (1+x)|<Ce^{-\lambda n} $$

  • $k\leq \alpha_{n+1}<k+1$이 될 조건은 $\frac{1}{k+1}<x_n(\alpha)\leq \frac{1}{k}$와 동치이다
  • 따라서

$$\ell(\{\alpha\in (0,1):a_{n+1}(\alpha)=k\})=\mu_n(\frac{1}{k})-\mu_n(\frac{1}{k+1})$$

  • 이로부터 다음을 얻는다

$$ \lim_{n\to \infty}\ell(\{\alpha\in (0,1):a_{n+1}(\alpha)=k\})=\log_2\left(1+\frac{1}{k(k+2)}\right)\sim \frac{1}{\log 2}\frac{1}{k^2} $$

  • 가령 $n>>0$에 대하여 $a_{n+1}(\alpha)=1$을 만족하는 실수집합의 르벡측도는 $2-\log_2 3=0.415037499\cdots$에 가까워진다


메모

  • $\alpha_n-\left \lfloor{\alpha_n}\right \rfloor =\{\alpha_n\}$