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将任意实数或分数展开为连分数形式,并支持由连分数序列还原有理数,提供渐进分数与最佳逼近。
上限 30。小数输入由于精度有限,过多的项可能不再有效。
连分数表示
x = a₀ + 1 / (a₁ + 1 / (a₂ + 1 / (a₃ + ...)))
标准记法 [a₀; a₁, a₂, a₃, ...],对应每一层的整数商。
提示:常用近似 π ≈ [3; 7, 15, 1, 292],对应分数 355/113。
* 已达到最大项数,连分数被截断;增大项数可获得更高精度。
| n | p / q | 小数 |
|---|---|---|
| 0 | 3 / 1 | 3 |
| 1 | 22 / 7 | 3.1428571429 |
| 2 | 333 / 106 | 3.141509434 |
| 3 | 355 / 113 | 3.1415929204 |
| 4 | 103993 / 33102 | 3.141592653 |
| 5 | 104348 / 33215 | 3.1415926539 |
| 6 | 208341 / 66317 | 3.1415926535 |
| 7 | 312689 / 99532 | 3.1415926536 |
| 8 | 833719 / 265381 | 3.1415926536 |
| 9 | 1146408 / 364913 | 3.1415926536 |
| 10 | 4272943 / 1360120 | 3.1415926536 |
| 11 | 5419351 / 1725033 | 3.1415926536 |
概览
了解工具能解决的问题、计算或处理逻辑,以及数据边界。
简单连分数用一串整数表示一个数:[a₀; a₁, a₂, …] 对应 a₀ + 1/(a₁ + 1/(a₂ + …))。把数的小数部分取倒数后继续重复,就得到后续系数。对有理数,这个过程会在有限步结束;对一般小数输入,工具按设定项数给出有限展开。
pₙ = aₙpₙ₋₁ + pₙ₋₂
qₙ = aₙqₙ₋₁ + qₙ₋₂
第 n 步的分数为 pₙ/qₙ。
连分数取前几项后分别还原出的分数,称为收敛子。它们展示展开过程中的分数值如何逐步变化。NIST 的数学函数参考将连分数的有限截断值称为渐近值或收敛子。比如 355/113 展开为 [3; 7, 16],对应截断结果依次是 3/1、22/7、355/113。
以 355/113 为例:355 除以 113 得商3、余16;113 除以16 得商7、余1;16 除以1 得商16、余0,所以系数序列为 [3; 7, 16]。逐项还原即可得到工具结果中的分数序列,这也提供了一个可手算复核的输入。
指南
按步骤完成操作,并通过示例核对输入与结果。
“数值转连分数”会展开输入值;“连分数转数值”会把系数序列还原成分数和小数。
展开方向可选普通小数,或切换到分数模式分别填写整数分子和非零整数分母。若需要保留有理数本身的精确值,优先输入分子、分母。
小数模式初始最多显示12项,可将上限调整到30项以内。分数输入会按余数过程自然结束,不需要手动设定项数。
反向模式可输入如 3; 7, 16 的整数序列,逗号、分号或空格均可作分隔符;查看连分数、最终分数和每一步的收敛子,并可复制连分数结果。
小数展开时,结果区会显示输入小数、最后一个截断分数对应的小数以及两者的绝对误差;收敛子表列出各步的分数和小数值。比较相邻行可以同时观察误差如何变化、分母如何增长,再决定哪一步更适合当前表示需要。
场景
查看这项工具在不同工作与生活流程中的用法。
学习欧几里得式的反复取整与倒数时,可输入一个分数,逐项对照系数如何产生,再切换到反向模式检查还原结果。
记录工程比例或采样比值时,可观察不同截断的分子、分母和小数值如何变化,再根据允许的误差与分母大小自行选择表示方式。
问答
集中解答高频疑问与容易混淆的问题。
小数输入表示你键入的有限小数值;分数模式则按整数分子和分母表示有理数。只有两种输入代表完全相同的数时,展开才会一致。例如有限小数 3.1415926 与分数 355/113 是不同的数。
该模式要求系数为整数。首项可以是正数或负数;从第二项开始必须是正整数。请检查是否误用了小数点、空字段或零系数。
[3; 7, 16] 还原成什么分数?它表示 3 + 1/(7 + 1/16),还原结果为 355/113;逐步截断会得到 3/1、22/7 和 355/113。
须知
使用前了解适用范围、结果限制与必要提醒。
无理数或无限小数只能在有限项后截断;增加项数会改变结果表示,但输出仍是有限展开。小数模式接受普通十进制数值,不解析 π、根号或代数表达式。展开上限为30项;小数结果按有限显示位数格式化,因此需要高精度计算时应核对原始输入和分数形式。
若使用分数模式,分子和分母应为整数,分母不能为零;反向模式的首项之后也不能出现零或负系数。连分数的收敛子是对输入数的逐步近似结果,不应把有限位小数显示误读为无限精确值。
数值展开结果还会并列显示原输入、展开后小数和两者的绝对误差;收敛子表则逐项列出分数与小数。比较时可同时看误差与分母大小:较小误差往往伴随更长展开或更大的分子、分母,实际取舍取决于你对精度和表示长度的要求。
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