キンチン定数とは?

K₀ ≈ 2.68545200106530
(a₁·a₂·a₃⋯aₙ)^(1/n) → K₀ が、ほとんどすべての実数で成り立つ。

すべての実数は連分数 x = a₀ + 1/(a₁ + 1/(a₂ + ⋯)) をもつ。整数 a₁, a₂, a₃, … を部分商という。π では 3; 7, 15, 1, 292, 1, 1, 1, 2…、√2 では 1; 2, 2, 2, 2, … となる。キンチンは、ほとんどすべての実数でこれら部分商の幾何平均が同じ定数 K₀ に収束することを示した。

ガウス=クズミン分布:各部分商の確率
0.20750.4150.4150.16990.09310.05890.04060.02970.02270.0179k=1k=2k=3k=4k=5k=6k=7k=8

P(k) = log₂(1 + 1/k(k+2))。部分商 1 は、ランダムな実数の連分数展開のおよそ 41% に現れる。

K₀ の公式は K₀ = ∏(1 + 1/(k(k+2)))^(log₂(k))(k=1 から ∞)であり、収束は非常に遅い。キンチンの定理は「ほとんどすべての数について真だが、π や e のような特定の有名定数についてはその場で確認できない」という、典型的な測度論的結果の例である。

累積確率:1 から k までの数字でどこまで占めるか
0.42390.84780.4150.58490.6780.73690.77750.80720.82990.847812345678

k=3 の時点で、全部分商の 3 分の 2 以上が説明される。1 に近づくまでの収束は遅い。

1 が 41.5% と圧倒的に多いことが、K₀ ≈ 2.685 が 3 より小さい理由である。小さい部分商が幾何平均を強く引き下げるからだ。もし 1 から 9 までがすべて等確率なら、幾何平均はもっと大きくなる。K₀ は「典型的な」実数の連分数がどのような姿をしているかを数値化している。

連分数:入れ子構造をほどいて見る
x = a₀ + 1/(a₁ + 1/(a₂ + 1/(a₃ + …)))
= a₀ + 1/a₁ + 1/a₁a₂ + …(打ち切った近似)
ほとんどすべての実数 x で、a₀, a₁, a₂, … の幾何平均はキンチン定数 K₀ ≈ 2.6854 に収束する。
関連トピック
連分数 無理数 レヴィ定数
キンチン定数の要点

キンチン定数 K₀ ≈ 2.68545 は普遍極限である。ほとんどすべての実数 x = [a0; a1, a2, ...] に対し、部分商の幾何平均 (a1*a2*...*an)^(1/n) は K₀ に収束する。1934 年にキンチンが証明した。印象的なのはその普遍性で、ほとんどすべての数で同じ平均になる一方、π や e のような具体的な定数で直接確かめることはできない。K₀ が代数的か超越的かも未解決である。

使用分野
数学
物理学
工学
🧬生物学
💻計算機科学
📊統計学
📈金融
🎨芸術
🏛建築
音楽
🔐暗号学
🌌天文学
化学
🦉哲学
🗺地理学
🌿生態学
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πはKhinchinの定理を満たしますか?
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