Les fractions continues,


Bertrand Hauchecorne

Écrire les nombres réels indépendamment du choix arbitraire d'une base, c'est possible. L'algorithme d'Euclide en fournit une méthode, qui s'étend à tous les réels et conduit à la notion de fraction continue. Avec ce formalisme, le nombre d'or devient l'irrationnel le plus simple à écrire !

Pour définir un nombre, il faut le nommer mais aussi l’écrire. La notation fractionnelle ne concerne que les rationnels. Le développement décimal (ou dans n’importe quelle base) en est une solution. Cette écriture possède de nombreux avantages, mais dépend cependant d’un arbitraire, le choix de la base (on utilise dans nos sociétés la base 10, mais d’autres sont possibles : 2, 8, 16 et 60 sont parmi les plus connues). Le développement en fraction continue échappe à cette critique. De quoi s’agit-il au juste ?

 

L’algorithme d’Euclide

La notion de fraction continue est liée à la division euclidienne et se trouve de manière sous-jacente dans l’algorithme d’Euclide, que le savant alexandrin énonce dans le septième livre des Éléments. Rappelons le procédé.

On se donne deux entiers positifs 0 < b < a et on effectue la division euclidienne a = bq1 + r1 avec 0 ≤ r1 < b. Si r1 = 0, le processus s’arrête ; sinon, on peut réécrire l’égalité ainsi :   .

Itérons le procédé avec b et r1 ; la division euclidienne nous donne alors b = r1q2 + r2 avec 0 ≤ r2 < r1 ; on a donc, si r2 n’est pas nul,   .

En remplaçant b / r1 dans cette dernière formule, on obtient donc  .

 

On poursuit le procédé jusqu’à l’obtention d’un reste nul. On y parvient nécessairement puisque les ... Lire la suite


références

Suites et séries. Bibliothèque Tangente 41, 2011.

La magie des invariants mathématiques. Bibliothèque Tangente 47, 2013.