質問<750>2001/12/28
from=戒斗
「連分数展開」


[1,2,2,2,2,2,2・・・・]の漸化式は
An+1=1+1/(1+An)
limAn(n→∞)が収束する証明で、
|An+1-An|<=1/2*1/(4)n-1乗となりました。
これを使用してAnが収束することを証明して欲しいのです。
ちなみにlim|An+1-An|=0(n→∞)っていうのは反例があって使用不可。
微分積分を使用したら出来るそうなのですが・・・・


お返事2001/12/31
from=武田


先に反例を紹介すると、 のとき、
となるが、 (発散)となってしまう。
したがって、上の条件 だけでは、収束するとはいえない。
あと2つ条件が必要となる。
(培風館発行「詳説演習・微分積分学」P.8参照、A1=2のときとする)
  ①偶数列{A2n}が単調増加、奇数列{A2n-1}が単調減少となること。
  ②A2≦An≦A1 (n=1,2,3,………)
①の証明(数学的帰納法で)
    すべてのnに対して、An>0は明らか。
  
     
            
  nのとき、 が成り立つとすると、
  n+1のとき、
               
               
              
②の証明 
  すべてのnに対して、An>0だから、
              したがって、An+1<A1(n=1,2,3,………)
        An<A1(n=2,3,4………) 
              
        したがって、 
          
この2つの証明とによってはじめて、
 が収束することが言える。
※別解として、縮小写像の考え方があるそうだが、
詳しくは上記の本のp.9をご覧ください。