Міра ірраціональності дійсного числа  — це дійсне число , що показує, наскільки добре можна наблизити раціональними числами.

Визначення Нехай  — дійсне число, і нехай  — множина всіх чисел таких, що нерівність має лише скінченне число розв'язків у цілих числах і :

Тоді міра ірраціональності числа визначається як точна нижня грань :

Якщо , то вважають .

Іншими словами,  — найменше число, таке, що для будь-якого для всіх раціональних наближень з досить великим знаменником .

Можливі значення міри ірраціональності

тоді й лише тоді, коли  — раціональне число. Якщо  — алгебричне ірраціональне число, то . Якщо  — трансцендентне число, то . Зокрема, якщо , то число називають числом Ліувілля.

Зв'язок з ланцюговими дробами Якщо  — розклад числа в ланцюговий дріб, і  — -а відповідний ланцюговий дріб, то

За допомогою цієї формули особливо легко знайти міру ірраціональності для квадратичних ірраціональностей, оскільки розклади їх у ланцюгові дроби періодичні. Наприклад, для золотого перетину , і тоді .

Теорема Туе — Зігеля — Рота За лемою Діріхле, якщо ірраціональні, то для будь-якого цілого q знайдеться ціле p таке, що , тобто . 1844 року Ліувілль довів теорему про те, що для будь-якого алгебричного числа мірою можна підібрати константу таку, що . 1908 року Туе посилив цю оцінку. Подальші результати в цьому напрямку отримали Зігель, Дайсон, Гельфонд, Шнайдер. Найточнішу оцінку довів Рот у 1955 році. Отриману теорему називають теоремою Туе — Зігеля — Рота. Вона стверджує, що якщо  — алгебричне ірраціональне число, то . Рот за її доведення отримав філдсівську премію.

Міра ірраціональності деяких трансцендентних чисел Для майже всіх трансцендентних чисел міра ірраціональності дорівнює 2. Добре відомо, що , а також відомі числа Ліувілля, які за визначенням мають нескінченну міру ірраціональності. Однак для багатьох інших трансцендентних констант міра ірраціональності невідома, в кращому випадку, відома деяка оцінка зверху. Наприклад:

Zudilin W. Two hypergeometric tales and a new irrationality measure of ζ(2) , 2013. В. А. Андросенко, Мера иррациональности числа π/√3, Изв. РАН. Сер. матем., 2015, том 79, выпуск 1, 3–20

Див. також Ірраціональні числа Теорема Ліувілля про наближення алгебричних чисел Ланцюговий дріб

Примітки

Посилання