通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

广告

结果

连分数值 f_n
1.4142135623731
truncated at n = 50 terms
第 n 项 渐近分数 f_n
1 1.50000000000
2 1.40000000000
3 1.41666666667
4 1.41379310345
5 1.41428571429
6 1.41420118343
7 1.41421568627
8 1.41421319797
9 1.41421362489
10 1.41421355165
11 1.41421356421
12 1.41421356206
13 1.41421356243
14 1.41421356236
15 1.41421356237
16 1.41421356237
17 1.41421356237
18 1.41421356237
19 1.41421356237
20 1.41421356237
21 1.41421356237
22 1.41421356237
23 1.41421356237
24 1.41421356237
25 1.41421356237
26 1.41421356237
27 1.41421356237
28 1.41421356237
29 1.41421356237
30 1.41421356237

这个计算器能做什么

本工具用于计算各项为常数的连分数,其形式为 \(f = b_0 + \cfrac{a}{b + \cfrac{a}{b + \cfrac{a}{b + \cdots}}}\),其中每一层的部分分子都等于同一个值 \(a\)(即你输入的 \(a_n\)),每一层的部分分母都等于同一个值 \(b\)(即你输入的 \(b_n\))。首项 \(b_0\) 位于连分数之外。这是一个纯数学工具,在任何地区使用结果都完全一致。

使用方法

依次输入首项 \(b_0\)、常数分子 \(a_n\)、常数分母 \(b_n\),以及嵌套层数 \(n\)(最多 1000 层)。计算器会返回截断到第 \(n\) 层的近似值 \(f_n\),并给出前几项渐近分数 \(f_1\)、\(f_2\)、\(f_3\) …… 的表格,让你直观地看到它们如何逐步逼近极限。

公式详解

计算采用数值稳定的自底向上(反向)递推。从最内层开始令 \(t = b\);接着让 \(k\) 从 \(n\) 递减到 2,每一步取 \(t = b + \frac{a}{t}\);最后得到 \(f_n = b_0 + \frac{a}{t}\)。渐近分数表则使用经典的沃利斯(Wallis)递推: $$h_m = b \cdot h_{m-1} + a \cdot h_{m-2}, \quad k_m = b \cdot k_{m-1} + a \cdot k_{m-2}$$ 于是 \(f_m = \frac{h_m}{k_m}\)。当连分数收敛时,其极限等于 $$b_0 + \frac{-b + \sqrt{b^2 + 4a}}{2}.$$

Advertisement
嵌套分数图,展示分子 a 与分母 b 不断重复的常数连分数
分子 a、分母 b 均为常数的连分数结构。

实例演算

取 \(b_0 = 1\)、\(a_n = 1\)、\(b_n = 2\)、\(n = 10\)。反向递推依次为 \(t = 2 \to 2.5 \to 2.4 \to 2.41667 \to \cdots \to 2.41421\),于是 $$f_{10} = 1 + \frac{1}{t} \approx 1.41421356,$$ 正好是 2 的平方根。也就是说 $$1 + \cfrac{1}{2 + \cfrac{1}{2 + \cdots}} = \sqrt{2}.$$

折线图,展示连分数的逐次渐近分数振荡并收敛于一个极限值
逐次渐近分数在趋近极限时交替地位于上方和下方。

常见问题

如果不收敛会怎样? 如果某个中间分母恰好等于 0,或者 \(b^2 + 4a < 0\),结果可能无定义或来回振荡;此时计算器会显示“无定义”。

为什么 \(a_n\) 和 \(b_n\) 要取常数? 许多著名常数都源于这种形式:\(a=1\)、\(b=1\) 得到黄金比例 \(1.6180339887\);\(a=1\)、\(b=2\) 得到 \(\sqrt{2}\)。常数尾部对应一个简单的二次方程极限。

\(f_n\) 的精度如何? 对于常数项,连分数呈几何级数收敛,因此通常只需几十项即可达到双精度浮点的完整精度。

最后更新: