0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Gauss-Kuzmin Distribution

المؤلف:  Babenko, K. I.

المصدر:  "On a Problem of Gauss." Soviet Math. Dokl. 19

الجزء والصفحة:  ...

2-5-2020

1401

+

-

20

Gauss-Kuzmin Distribution

The Gauss-Kuzmin distribution is the distribution of occurrences of a positive integer k in the continued fraction of a random (or "generic") real number.

Consider xi_n defined for a real number x by

xi_n = a_n+1/(a_(n+1)+1/(a_(n+2)+...))

(1)

= a_n+1/(xi_(n+1)),

(2)

so 1/xi_(n+1) is the fractional part of xi_n. This can be defined recursively through

 a_n=|_1/(xi_(n-1))_|

(3)

and

 xi_n=1/(xi_(n-1))-a_n

(4)

with xi_(-1)=x and a_n simply the nth term of the continued fraction x=[a_0;a_1,...].

GaussKuzminHistogram

The distribution frac(xi_n) was considered by Gauss in a letter to Laplace dated January 30, 1812. In this letter, Gauss said that he could prove by a simple argument that if F_n(x), sometimes denoted omega_n(x) (Havil 2003, p. 156), is the probability that fracxi_n<x for a random x, then

 lim_(n->infty)F_n(x)=lg(1+x)

(5)

(Rockett and Szüsz 1992, pp. 151-152; Knuth 1998, p. 341; Havil 2003, p. 157). Histograms of frac(xi_n) are illustrated above for 5000 terms of pi, the Euler-Mascheroni constant gamma, Catalan's constant K, and the natural logarithm of 2 ln2.

However, Gauss was unable to describe the behavior of the correction term in

 F_n(x)=lg(1+x)+epsilon_n.

(6)

Kuz'min (1928) published the first analysis of the asymptotic behavior of F_n(x), obtaining

 F_n(x)=lg(1+x)+O(q^(sqrt(n)))

(7)

with 0<q<1. Using a different method, Lévy (1929) obtained

 F_n(x)=lg(1+x)+O(q^n)

(8)

with q=0.7. Wirsing (1974) subsequently showed, among other results, that

 lim_(n->infty)(F_n(x)-lg(1+x))/((-lambda)^n)=Psi(x),

(9)

where lambda is a constant known as Gauss-Kuzmin-Wirsing constant and Psi(x) is an analytic function with Psi(0)=Psi(1)=0.

GaussKuzminDistribution

It follows from Gauss's result that

P(a_n=k) = -lg[1-1/((k+1)^2)]

(10)

= lg[1+1/(k(k+2))]

(11)

(Bailey et al. 1997; Havil 2003, p. 158), where lgx=log_2x and "Kuzmin" is sometimes also written as "Kuz'min." The plot above shows the distribution of the first 500 terms in the continued fractions of pisin1, the Euler-Mascheroni constant gamma, and the Copeland-Erdős constant C. The distribution is properly normalized, since

 -sum_(k=1)^inftylg[1-1/((k+1)^2)]=1.

(12)


REFERENCES:

Babenko, K. I. "On a Problem of Gauss." Soviet Math. Dokl. 19, 136-140, 1978.

Bailey, D. H.; Borwein, J. M.; and Crandall, R. E. "On the Khintchine Constant." Math. Comput. 66, 417-431, 1997.

Daudé, H.; Flajolet, P.; and Vallé, B. "An Average-Case Analysis of the Gaussian Algorithm for Lattice Reduction." Combin. Probab. Comput. 6, 397-433, 1997.

Durner, A. "On a Theorem of Gauss-Kuzmin-Lévy." Arch. Math. 58, 251-256, 1992.

Finch, S. R. "Gauss-Kuzmin-Wirsing Constant." §2.17 in Mathematical Constants. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 151-156, 2003.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 155-159, 2003.

Khinchin, A. Ya. "Gauss's Problem and Kuz'min's Theorem." §15 in Continued Fractions. New York: Dover, pp. 71-86, 1997.

Knuth, D. E. The Art of Computer Programming, Vol. 2: Seminumerical Algorithms, 3rd ed. Reading, MA: Addison-Wesley, 1998.

Kuz'min, R. O. "A Problem of Gauss." Dokl. Akad. Nauk, Ser. A, 375-380, 1928.

Kuz'min, R. O. "Sur un problème de Gauss." Anni Congr. Intern. Bologne 6, 83-89, 1928.

Lévy, P. "Sur les lois de probabilité dont dependent les quotients complets et incomplets d'une fraction continue." Bull. Soc. Math. France 57, 178-194, 1929.

Lévy, P. "Sur les lois de probabilité dont dependent les quotients complets et incomplets d'une fraction continue." Bull. Soc. Math. France 57, 178-194, 1929.

Rockett, A. M. and Szüsz, P. "The Gauss-Kuzmin Theorem." §5.5 in Continued Fractions. New York: World Scientific, pp. 151-155, 1992.

Wirsing, E. "On the Theorem of Gauss-Kuzmin-Lévy and a Frobenius-Type Theorem for Function Spaces." Acta Arith. 24, 507-528, 1974.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد