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ディリクレのディオファントス近似定理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

ディリクレのディオファントス近似定理(ディリクレのディオファントスきんじていり)は、ディリクレが証明した実数有理数による近似についての定理で、単にディリクレの定理と呼ばれることもある。

ディリクレのディオファントス近似定理は次のような定理である。

任意の実数 α {\displaystyle \alpha } {\displaystyle \alpha } 1 {\displaystyle 1} {\displaystyle 1} より大きい任意の自然数 N {\displaystyle N} {\displaystyle N} に対し、分母 N {\displaystyle N} {\displaystyle N} 以下の自然数 q {\displaystyle q} {\displaystyle q} であるような α {\displaystyle \alpha } {\displaystyle \alpha } の近似分数 p q {\displaystyle {\frac {p}{q}}} {\displaystyle {\frac {p}{q}}} で、 | α p q | < 1 q N {\displaystyle \left|\alpha -{\frac {p}{q}}\right|<{\frac {1}{qN}}} {\displaystyle \left|\alpha -{\frac {p}{q}}\right|<{\frac {1}{qN}}} を満たすものが存在する。

この定理の証明は鳩の巣原理による。

場合によっては、この定理から直ちに導かれる次の結果を指すこともある。

任意の無理数 β {\displaystyle \beta } {\displaystyle \beta } に対し、 0 < | β p q | < 1 q 2 {\displaystyle 0<\left|\beta -{\frac {p}{q}}\right|<{\frac {1}{q^{2}}}} {\displaystyle 0<\left|\beta -{\frac {p}{q}}\right|<{\frac {1}{q^{2}}}} を満たす無限に多くの有理数 p q {\displaystyle {\frac {p}{q}}} {\displaystyle {\frac {p}{q}}} が存在する。

この系は、トゥエ・ジーゲル・ロスの定理が、代数的数の有理数での近似の下界は 2 を超えて 2 + ε への改善はできないという意味で、最良であることを示している。

関連項目

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参考文献

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