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连分数的拉格朗日定理几何证明

数论 2026-03-16 v1 动力系统 群论 度量几何 环与代数

摘要

对于规则连分数(CFs),具有有限展开的点恰好是有理数,依据拉格朗日定理,具有最终周期展开的点恰好是整数系数非退化二次方程的根。我们将两者结果扩展到proper与离散 Iwasawa CFs,包括实数、复数、三维、四元数、八元数以及海森堡 CFs。具体而言,对于点 pp,以下三个条件等价:pp 有有限展开、pM()p\in \mathcal M(\infty)(相应模块群 M\mathcal M 中)、ppM\mathcal M 中某抛物变换的不动点。最终周期点恰好对应于 M\mathcal M 中 loxodromic 元素的不动点,可通过阿尔夫拉斯的 Clifford 代数形式化来解释为非退化二次方程的根。特别是,这为最近整数实数 CFs 与 Hurwitz 复数 CFs 的拉格朗日定理提供了新的几何证明。最后,我们评论关于恒等式 i+1/i=0i+1/i=0 的一般化。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.12425,
  title  = {A geometric proof of Lagrange's theorem for continued fractions},
  author = {Anton Lukyanenko and Joseph Vandehey},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12425},
  year   = {2026}
}

备注

20 pages, 1 figure