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连分式逼近英文解释翻译、连分式逼近的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【计】 continue-fraction approximation

分词翻译:

连的英语翻译:

company; connect; join; link; even; in succession; including
【医】 sym-; syn-

分的英语翻译:

cent; dispart; distribute; divide; marking; minute
【计】 M
【医】 deci-; Div.; divi-divi

式的英语翻译:

ceremony; formula; model; pattern; ritual; style; type
【化】 expression
【医】 F.; feature; formula; Ty.; type

逼近的英语翻译:

approach; draw near; draw up; gain on; impend over
【计】 approximating

专业解析

连分式逼近(Continued Fraction Approximation)是一种重要的数学工具,用于通过连分数的形式高效逼近实数(尤其是无理数)。其核心在于将一个实数表示为一系列整数构成的分数序列,并通过截断该序列获得有理数近似值。以下是详细解释:


一、基本概念

  1. 连分式定义

    连分式是形如以下结构的表达式:

    $$ a_0 + cfrac{b_1}{a_1 + cfrac{b_2}{a_2 + cfrac{b_3}{a_3 + cdots}}} $$ 其中 (a_i) 为整数,(b_i) 通常为 1(称为简单连分式)。例如,黄金分割比 (phi approx 1.618) 的连分式表示为: $$ phi = 1 + cfrac{1}{1 + cfrac{1}{1 + cfrac{1}{1 + cdots}}} $$

  2. 逼近原理

    通过截取连分式前 (n) 项,得到收敛子(convergent)( frac{p_n}{q_n} ),该分数是原实数的最优有理逼近。例如,(pi) 的连分式前两项为: $$ pi approx 3 + cfrac{1}{7} = frac{22}{7} quad (text{误差约 } 0.04%) quad text{来源:《数论导引》(华罗庚)} $$


二、核心特性

  1. 最佳逼近性

    在相同分母的有理数中,连分式收敛子给出最接近目标实数的逼近值。例如,(sqrt{2}) 的第三收敛子 (frac{17}{12}) 比 (frac{7}{5}) 更精确。

  2. 快速收敛

    连分式逼近的收敛速度通常优于十进制小数展开。例如,(e) 的连分式前四项: $$ e approx 2 + cfrac{1}{1 + cfrac{1}{2 + cfrac{1}{1}}} = frac{19}{7} approx 2.714 quad (text{实际值 } 2.718) $$


三、应用场景

  1. 无理数近似计算

    在计算机科学中,连分式用于高精度计算(如圆周率 (pi) 的快速算法)。

  2. 方程求解

    求解 Pell 方程 (x - dy = 1) 时,(sqrt{d}) 的连分式收敛子直接给出整数解。

  3. 信号处理

    在滤波器设计中,连分式逼近用于构造有理函数以匹配频响特性(来源:IEEE《数字信号处理》)。


四、汉英术语对照

中文术语 英文术语
连分式 Continued Fraction
收敛子 Convergent
最佳逼近 Best Approximation
欧几里得算法 Euclidean Algorithm
截断误差 Truncation Error

五、参考文献

  1. 《数论导引》(华罗庚)

    系统阐述连分式在丢番图逼近中的应用。

  2. Wolfram MathWorld

    词条 "Continued Fraction" 详述算法与收敛性证明(来源:mathworld.wolfram.com)。

  3. Springer《连分式及其应用》

    讨论逼近理论在工程中的实践案例(来源:Springer Link)。

网络扩展解释

连分式逼近是一种数学函数近似方法,主要用于将复杂函数(如无理函数)表示为分段有理函数的组合,以提高计算效率和精度。以下是详细解释:

1.定义与核心思想

连分式逼近通过选取特定点(如展开点或插值点),将目标函数分解为多个连续的有理函数段。其核心是利用函数在这些点上的内插条件,构造分段有理式组合来逼近原函数。相较于泰勒级数的多项式逼近,连分式逼近在奇点附近或收敛速度慢的情况下表现更优。

2.与泰勒逼近的对比

3.结构与构造方法

连分式的一般形式为: $$ C = a_0 + frac{b_1}{a_1 + frac{b_2}{a_2 + cdots}} $$ 其中,$a_i$和$b_i$称为元素,通过逐次代换或等价变换等方法确定。例如,将函数展开为连分式时,常通过截断有限节连分式作为近似表达式。

4.应用场景

5.与帕德逼近的关联

连分式逼近与帕德逼近(一种有理函数逼近法)在形式上相似,均通过有理分式实现高效近似。两者的内在联系可能源于对函数展开的不同截断方式,但具体关联需结合具体构造方法分析。


连分式逼近通过有理函数分段组合实现高效、高精度的函数近似,尤其适用于泰勒级数效果有限的场景。其应用广泛,涵盖数值分析、统计学及教育领域。更多构造细节可参考数学分析教材或专业文献。

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