Allgemeine Berechnung für die Periodenlänge 2

Die nachfolgende Berechnung orientiert sich am Beispiel 14.5 aus dem Handbuch der elementaren Zahlentheorie von David M. Burton
und Heinz Dalkowski.

Um die Irrationalzahl für den unendlichen Kettenbruch X = [x₀;a₀,a₁] zu bestimmen, schreiben wir

X = [x₀;Y] mit Y = [a₀;a₁] = [a₀;a₁,Y]

Umformung des periodischen Teiles

                        1             Y
Y = [a₀;a₁,Y] = a₀ + ------ = a₀ + -------
                          1        a₁Y + 1
                     a₁ + -
                          Y

Lösung der quadratischen Gleichung

Y(a₁Y + 1) = a₀(a₁Y + 1) + Y

a₁Y² + Y = a₀a₁Y + a₀ + Y

a₁Y² - a₀a₁Y - a₀ = 0

    a₀a₁ + √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)
L = ------------------------
               2a₁

Einsetzen der Lösung in den Kettenbruch

                          2a₁
[x₀; L] = x₀ + ------------------------
               a₀a₁ + √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)

          x₀(a₀a₁ + √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)) + 2a₁    a₀a₁ - √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)
        = ---------------------------------- × -------------------------
               a₀a₁ + √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)         a₀a₁ - √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)

          (a₀a₁x₀ + √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)x₀ + 2a₁)(a₀a₁ - √(a₀²a₁² + 4a₀a₁)
        = -------------------------------------------------------------
                              a₀²a₁² - a₀²a₁² - 4a₀a₁

          x₀a₀²a₁² + 2a₀a₁² - 2a₀a₁√(a₀²a₁² + 4a₀a₁) - x₀(a₀²a₁² + 4a₀a₁)
        = ---------------------------------------------------------------
                                      -4a₀a₁

               √(a₀²a₁² + 4a₀a₁) - a₀a₁
        = x₀ + ------------------------
                          2a₀

Fehlerhinweise, Kommentare und Anregungen sind mir herzlich willkommen.

Last Update: 2012-08-15