Математические байки

Вычитаем f_1 из f_0 (ибо алгоритм Евклида):

Раскладываем f_1 —

Раскладываем f_0 —

В нашем случае мы (идя параллельно Ламберту, но чуть-чуть отклонившись) работаем с функциями f_0(x)=cos x и f_1(x)=sin(x)/x — в таком виде итоговое рассуждение окажется более коротким.

Так вот — именно для такой работы у Ламберта появлялись разложения синуса и косинуса. Потому что зачем работать с рядом Тейлора для тангенса, который ещё и регулярно придётся "переворачивать" (в смысле, переходить от f к 1/f), если можно работать с синусом и косинусом, которые сами по себе замечательные, и вычитать с нужным множителем.

Продолжим?

Нам же не обязательно при разложении в цепную дробь начинать с чего-то и 1 — так давайте начинать с такого "вектора" (пусть и с функциями-компонентами) данного направления, с которым нам удобнее всего работать. А уж что приятно разлагать в ряд по x, так это синус и косинус.

И вот теперь можно запустить "алгоритм Евклида" — для пары из cos x и sin(x)/x.

Давайте ещё поделим на x и перевернём дроби:

Если домножить у каждой дроби числитель и знаменатель на x, то мы переходим к

А именно — мы хотим получить вот такое разложение:

И много что ещё — но я возвращаюсь обратно к нашей задаче: нам осталось доказать угаданное разложение тангенса в цепную дробь.

Так вот — там как раз возникают цепные дроби с c_j=-1, дроби Хирцебруха.

И чем глубже мы спускаемся, тем больше становятся числа, и тем удивительнее делимость...

Но "почему-то" результат и дальше остаётся целым: скажем, в квадрате с верхней вершиной 5 и боковыми 14 и 24 в нижнее число мы должны вписать (14*24-1)/5 — и оно делится нацело!