6. フラクタル構造を持つ数と数列


同様な構造を持つ数として、次のように平方根で表された数字を観ていきましょう。




まず、それぞれいくつなのか、想像できますか。

この数字の一番内側は、√3=1.7320508・・・ですから、さらに平方に開いていくと、最終的には1になりそうですね。


このことは、電卓を使うと簡単に実験できます。

この電卓での実験では、3のキーを叩いて√3を計算し、その後√のキーを叩いていくと、次第に1に近づいていくことが観測できます。

この過程をもう少し一般化してみましょう。

この過程は、

のように数字を次々に生成していきますので、「数列」の生成過程です。
すなわち、

となります。
一般的に表記すると

で定義される数列を生成しているわけです。

さて次に、この数列は本当に1に近づく(収束)するのか、という疑問を解決していきましょう。
y=√x のグラフ論理的証明はこのサイトの趣旨に合いませんので、グラフを利用して直感的に理解する方法を紹介します。

それは、y=√x のグラフを利用して、数列{Xn}(n=1,2,3,・・・)を次々にX軸上の点列として作図していく方法です。

上図のように、X1=3から始めて、y=√x のグラフから√3を読み取り、その値をy=x のグラフを利用してx軸に移しX2とし、それを繰り返します。そうすると、この点列は最終的に1に近づいていくことがわかります。
ここでy=x のグラフを巧みに利用していることに注目してください。

ところで,すべての数字がこの様にフラクタル構造をもっているわけではありません。 例えば無理数のπは連分数表現はできますが,内部に全く同じ形を内包してはいませんので、フラクタル構造を持つ数とはいえません。


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