x0=1, xn+1=2xn+2/xn이라 할 때 x5를 정확한 분수로 구하고, ∣x5−2∣<10−24임을 증명하세요.
x5=627013566048886731088897
∣x5−2∣<10−24
n=5 — 다섯 번 반복하면 소수점 아래 24자리가 맞습니다.
증명 보기
- 분수 형태로 차례로 계산하면 x1=23, x2=1217, x3=408577, x4=470832665857, x5=627013566048886731088897입니다. 점화식 qp↦2pqp2+2q2를 그대로 적용한 결과입니다.
- 또한 pn+12−2qn+12=(pn2+2qn2)2−8pn2qn2=(pn2−2qn2)2이고 p12−2q12=9−8=1이므로, 모든 n≥1에 대해 pn2−2qn2=1입니다. 따라서 gcd(pn,qn)=1 — 모두 기약분수입니다.
- en=xn2−2라 두면 직접 전개로 en+1=4xn2en2을 얻습니다. x1=23>2이고 xn+1−2=2xn(xn−2)2≥0이므로 모든 n≥1에 대해 xn≥2이고, 따라서 en+1≤8en2입니다.
- e1=41, e2=1441, e3=1664641, e4=2216827722241<4.6×10−12입니다. 따라서 e5≤8e42<2.7×10−24이고, ∣x5−2∣=x5+2e5<2.82.7×10−24<10−24입니다.