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Demostrar que $x=0,122112122122...$ es irracional

El Kolakoski secuencia $1, 2, 2, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 1, 1, 2, ... $es un ejemplo de lo que la gente llama un auto-secuencia de lectura: ${a_n}$ se define como la secuencia de $1's$ e $2's$ cuyo primer término es $1$, y la posterior de cada término es la longitud de la enésima ejecutar (o dos). En más detalle,

secuencia $1,~~~~~~ 2,2,~~~~~~1,1,~~~~~~ 2,~~~~~~1,~~~~~~ 2,2,~~~~~~ 1,~~~~~~ 2,2, ...$

la longitud de ejecución $1 ~~~~~~2~~~~~~~~~~~~ 2 ~~~~~~~~~~~~ 1~~~~~~~~ 1~~~~~~~~~~ 2 ~~~~~~~~~ 1~~~~~~~~~~~ 2$

Empezar con $a_1 = 1$. La regla dice que la primera ejecución (que es una sola $1$) tiene una longitud de $1$. Por lo tanto $a_2$ deben ser diferentes, así que $a_2 = 2$. La segunda carrera por lo tanto, tiene una longitud de $2$, lo que obliga a que el tercer término, $a_3$, para ser un dos también. Esto completa la segunda, para la tercera carrera comienza con $1$; ya que su longitud es $2$ tenemos $a_4 = 1$ e $a_5 = 1$. La cuarta y la quinta son las pistas, en consecuencia, el singleton $2$ entonces $1$. Y así sucesivamente.

Demostrar que $x=0,122112122122...$ es irracional

Tengo la solución, pero yo no lo entiendo.

El problema se reduce a demostrar que Kolakoski secuencia no es periódica.

Vamos a asumir por el bien de la contradicción que la secuencia es periódica , y deje $u_n$ ser el n-ésimo término de la secuencia.

Que la secuencia es periódica significa que existe un período de $t$ tal que $u_{n+t}=u_n$ , sea t el número más pequeño que satisface esta propiedad.

Deje $a$ (resp b) el número de $i$ ($0\le i \le t)$ suhthat $u_i=1$ (resp $u_i=2$), es obvio que tenemos $a+b=t$ . Por la definición de la secuencia , $a+2b$ también es un período de la secuencia , por lo tanto $a+b$ divide $a+2b$ porque $a+b$ es el más pequeño período , por lo $a=0$ o $b=0$ lo cual es imposible .

por lo $x$ es irracional

lo que yo no entiendo es por qué $a+2b$ también es un período de la secuencia.

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Steve Kass Puntos 5967

Bajo el supuesto de ser contradicho, la primera $t=a+b$ describir cómo la secuencia comienza con una combinación de $a$ longitud-$1$ pistas y $b$ longitud-$2$ carreras, que constituyen la primera $a+2b$ términos de la secuencia. El segundo grupo de $t$ términos coincide con el primer grupo de $t$, por lo que el mismo patrón exacto de $a$ longitud-$1$ pistas y $b$ longitud-$2$ carreras (de ahí que el mismo patrón de $1$s y $2$s en la primera $a+2b$ términos) se repite después de la primera $a+2b$ términos descritos por la primera $t$ términos.

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