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Derivando una fracción continua trivial para la exponencial

Últimamente, me enteré de la siguiente fracción continua para la función exponencial:

$$\exp(x)=1+\cfrac{x}{1-\cfrac{x/2}{1+x/2-\cfrac{x/3}{1+x/3-\cfrac{x/4}{1+x/4-\dots}}}}$$

Pensé que era algo nuevo, pero la evaluación de los convergentes sucesivos de esta fracción continua fue una decepción, ya que no son más que las sumas parciales de la serie habitual $\exp(x)=\sum_{j=0}^{\infty}\frac{x^j}{j!}$ .

Por lo tanto, debe haber alguna manera de obtener la fracción continua de la serie. ¿Cómo se puede hacer esto?

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Dan Walker Puntos 3466

Esta transformación de una serie en su fracción continua equivalente, siendo las sumas parciales de la serie iguales a los convergentes de la fracción continua, se debe a Euler. La serie $$\sum_{n\geq 0}c_{n}=c_0+c_1+\dots+c_n+\dots$$ se transforma en la fracción continua

$$b_0+\mathbf{K}\left( a_{n}|b_{n}\right) =b_0+\dfrac{a_{1|}}{|b_{1}}+\dfrac{a_{2}|}{% |b_{2}}+\cdots +\dfrac{a_{n}|}{|b_{n}}+\cdots ,$$

cuyos elementos $a_{n}$ , $b_{n}$ se expresan en términos de $c_n$ de la siguiente manera: $b_0=c_0$ , $a_1=c_1$ , $b_1=1$ y $$a_{n}=-\dfrac{c_{n}}{c_{n-1}},\qquad b_{n}=1+\dfrac{c_{n}}{c_{n-1}}\qquad n\ge 2.$$

Para la serie de potencias $e^x=\sum_{n\geq 0}\dfrac{1}{n!}x^{n}$ tenemos $c_{n}=\dfrac{1}{n!}x^{n}$ , y obtener $$a_{n}=-\dfrac{c_{n}}{c_{n-1}}x=-\dfrac{1}{n}x,\qquad b_{n}=1+\dfrac{c_{n}}{c_{n-1}}=1+\dfrac{1}{n}x\qquad n\ge 2.$$

Así,

$$\begin{eqnarray*} e^x &=&\sum_{n\geq 0}\frac{1}{n!}x^{n}=1+\sum_{n\geq 1}\frac{1}{n!}x^{n} \\ &=&1+\frac{x|}{|1}-\frac{\frac{1}{2}x|}{|1+\frac{1}{2}x}-\cdots -\frac{\frac{% 1}{n}x|}{|1+\frac{1}{n}x}-\cdots, \end{eqnarray*}$$

lo que equivale a

$$1+\frac{x|}{|1}-\frac{x|}{|2+x}-\frac{2x|}{|3+x}-\cdots -\frac{nx|}{|n+1+x}+\cdots.$$

Esto se explica en la página 17 de La doctrina de las fracciones continuas Banda II de Oskar Perron y demostrado en el Teorema 4.2 de Polinomios ortogonales y fracciones continuas desde el punto de vista de Euler por Sergey Khrushchev. Se deriva de un teorema que establece la equivalencia entre una secuencia y una fracción continua.

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