Kettenbrüche

Ändere das Beispiel und rechne.

Um einen Bruch als Kettenbruch zu schreiben, dividierst du immer wieder mit Rest und behältst die Quotienten: 5/8 = 0; 1, 1, 1, 2. Der Rechner führt diese Entwicklung aus, zeigt jeden Näherungsbruch und baut den Bruch auch aus den Koeffizienten wieder auf. Er nimmt Brüche, ganze Zahlen und abbrechende Dezimalzahlen an.

Werte eingeben

Verwende für die Wiederherstellung „a0;a1,a2,…“. Alle Koeffizienten nach dem ersten müssen positiv sein; der letzte muss größer als 1 sein. Höchstens 200 Koeffizienten mit je 100 Ziffern.

Ergebnis

Exakt, wo angegeben

Fülle die Felder aus und wähle „Berechnen“.

Entwickelt eine rationale Zahl in einen endlichen Kettenbruch oder stellt sie aus Koeffizienten wieder her.

Beispiel: 43/19 = [2;3,1,4]

Beispiel mit Rechenschritten

Der euklidische Algorithmus liefert die Koeffizienten

Jeder Quotient zählt, wie viele Quadrate in das verbleibende Rechteck passen; diese Quotienten sind die Koeffizienten. Die Konvergenten nähern sich 43/19, bis sie es erreichen.

43 = 2 × 19 + 5; 19 = 3 × 5 + 4; 5 = 1 × 4 + 1; 4 = 4 × 1. 43/19 = [2; 3, 1, 4]. Konvergenten: 2, 7/3, 9/4, 43/19.

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Das Wichtigste

Schreibweise
[a0; a1, a2, …] bedeutet a0 + 1/(a1 + 1/(a2 + …)). So ist 11/4 = [2; 1, 3], denn 2 + 1/(1 + 1/3) = 11/4.
Dieselben Quotienten wie bei Euklid
Die Koeffizienten sind die Quotienten der Divisionen im euklidischen Algorithmus, angewandt auf Zähler und Nenner.
Kanonische Form
Hat die Liste mehr als einen Koeffizienten, ist der letzte größer als 1. Deshalb schreibt man 13/3 als [4; 3] und nicht als [4; 2, 1].
Negative Zahlen
Gerechnet wird mit Division mit Abrundung, die den Rest positiv lässt: −5/3 = [−2; 3], denn −5 = −2 × 3 + 1.
Grenzen
Nur rationale Zahlen, mit bis zu 200 Koeffizienten von je 100 Ziffern. Die unendliche Entwicklung einer irrationalen Zahl bleibt außen vor.

Formel

x = a0 + 1/(a1 + 1/(a2 + 1/(… + 1/an)))

Beispiel:415/93 = 4 + 1/(2 + 1/(6 + 1/7)) = [4; 2, 6, 7]

a0 ist der abgerundete ganzzahlige Teil, alle weiteren Koeffizienten sind positive ganze Zahlen.

Veröffentlicht am

Wähle „Bruch entwickeln“, um Koeffizienten und Näherungsbrüche zu erhalten, oder „Aus Koeffizienten wiederherstellen“ für den umgekehrten Weg. Schreibe den Bruch als a/b (ganze Zahlen, gemischte Zahlen und abbrechende Dezimalzahlen gehen auch) oder die Koeffizienten als a0;a1,a2,…, zum Beispiel 2;3,1,4. Wie sich diese Form von der Summe aus Stammbrüchen unterscheidet, steht unter weitere Darstellungen von Brüchen.

Beispiel: 43/19 entwickeln

Schreibe diesen Bruch als Kettenbruch und bestimme seine Näherungsbrüche.

  1. Erste Division. 43 = 2 × 19 + 5, also ist der erste Koeffizient 2.
  2. Den Rest umkehren. Jetzt wird 19 durch 5 geteilt: 19 = 3 × 5 + 4, der Koeffizient ist 3.
  3. Wiederholen. 5 = 1 × 4 + 1 liefert den Koeffizienten 1.
  4. Bis Rest 0. 4 = 4 × 1 + 0 liefert den Koeffizienten 4, und das Verfahren endet.
  5. Brich die Liste nach jedem Koeffizienten ab, dann erhältst du die Näherungsbrüche: 2, 2 + 1/3, 2 + 1/(3 + 1/1) und mit allen vier Koeffizienten den ganzen Bruch.

Ergebnis: 43/19 = [2; 3, 1, 4], mit den Näherungsbrüchen 2, 7/3, 9/4 und dem Bruch selbst.

Probe: von innen nach außen 1 + 1/4 = 5/4; 3 + 4/5 = 19/5; 2 + 5/19 = 43/19.

So berechnest du die Näherungsbrüche

Mit den Koeffizienten a0, a1, a2 … genügt eine Rekursion, um jeden Näherungsbruch zu erhalten, ohne die verschachtelten Brüche aufzulösen. Man startet mit p₋₁/q₋₁ = 1/0 und p₀/q₀ = a0/1, danach gilt pk = ak · pk−1 + pk−2 und qk = ak · qk−1 + qk−2. Alle Rechnungen sind ganzzahlig und exakt.

Rekursion für [2; 3, 1, 4]
kKoeffizientpk und qkNäherungsbruch
022 und 12
133 · 2 + 1 = 7 und 3 · 1 + 0 = 37/3
211 · 7 + 2 = 9 und 1 · 3 + 1 = 49/4
344 · 9 + 7 = 43 und 4 · 4 + 3 = 1943/19

Jede Zeile braucht nur die beiden vorherigen, und die letzte liefert wieder Zähler und Nenner des Ausgangsbruchs. Damit ist die Entwicklung bestätigt.

Wie gut sind die Näherungsbrüche?

Jeder Näherungsbruch p/q, außer dem ersten bei a1 = 1, ist besser als jeder andere Bruch mit Nenner kleiner oder gleich q. Die Ausnahme ist echt: 11/4 beginnt mit 2, aber 3 liegt näher an 2,75 und hat denselben Nenner. Beim Wert aus dem Beispiel, ≈ 2,2632 (auf vier Nachkommastellen gerundet), liegt 7/3 um 4/57 ≈ 0,070 daneben, und mit Nenner 1, 2 oder 3 gibt es nichts Besseres: 5/2 etwa liegt 0,237 entfernt. Der Näherungsbruch 9/4 liegt nur 1/76 ≈ 0,013 daneben und schlägt jeden Bruch mit Nenner bis 4.

Die Näherungsbrüche liegen abwechselnd auf beiden Seiten des Werts: 2 liegt darunter, der nächste darüber, 9/4 wieder darunter. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Näherungsbrüchen können noch Brüche liegen, die näher am Wert sind als der erste, die Zwischenbrüche; diese Liste enthält sie nicht. Für die Suche mit einer vorgegebenen Nennergrenze nimmst du Dezimalzahl durch Bruch annähern. Ein berühmtes Beispiel für dieses Verfahren sind die Brüche, die π annähern.

Der deutsche Wikipedia-Artikel Kettenbruch hält fest, dass rationale Zahlen endlichen Kettenbrüchen entsprechen und irrationale Zahlen unendlichen, und nennt die Teilentwicklungen Näherungsbrüche oder Konvergenten (abgerufen am 17. Oktober 2026).

Kettenbrüche einiger Werte

Die Tabelle versammelt Fälle, die du im Rechner nachprüfen kannst, mit den Näherungsbrüchen der Reihe nach.

Kettenbrüche und Näherungsbrüche von vier Werten
WertKettenbruchNäherungsbrüche
3/5[0; 1, 1, 2]0, 1, 1/2, 3/5
11/4[2; 1, 3]2, 3, 11/4
13/8[1; 1, 1, 1, 2]1, 2, 3/2, 5/3, 13/8
41/29[1; 2, 2, 2, 2]1, 3/2, 7/5, 17/12, 41/29

Zwei Muster fallen auf: 13/8 ist ein Quotient aufeinanderfolgender Fibonacci-Zahlen, und seine Liste besteht fast nur aus Einsen. 41/29 ist ein Näherungsbruch von √2 = [1; 2, 2, 2, …], dessen Näherungsbrüche 3/2, 7/5, 17/12, 41/29 … lauten. Keiner davon ist gleich √2, denn √2 ist irrational und der Rechner nimmt nur rationale Zahlen an.

Negative Zahlen

Bei einer negativen Zahl wird mit Abrundung dividiert, die nach unten rundet und den Rest positiv lässt. Schneidet man stattdessen in Richtung null ab, ergibt sich etwas anderes, nämlich ein negativer Koeffizient nach dem ersten, den der Rechner nicht annimmt.

Wie es weitergeht

Die Koeffizienten sind die Quotienten des euklidischen Algorithmus, den der Ratgeber zum euklidischen Algorithmus erklärt. Zum Vergleich mit der Summe aus Stammbrüchen helfen weitere Darstellungen von Brüchen und der Rechner für ägyptische Brüche. Den Dezimalwert eines Näherungsbruchs findest du mit Bruch in Dezimalzahl. Einen Ausdruck mit Zählern ungleich 1, etwa 1 + 2/(3 + 4/5), berechnest du unter Bruchterme berechnen.

Häufige Fragen

Warum beginnen manche Kettenbrüche mit 0 oder bestehen nur aus einem Koeffizienten?

Der erste Koeffizient ist der ganzzahlige Teil. Ein Bruch zwischen 0 und 1 wie 3/10 beginnt mit 0 und wird zu 0; 3, 3, denn 3/10 = 1/(3 + 1/3). Eine ganze Zahl wie 6 lässt keinen Rest, ihre Entwicklung besteht also nur aus 6, und ihr einziger Näherungsbruch ist die 6 selbst.

Warum entspricht eine Liste, die auf 1 endet, einer anderen mit um 1 erhöhtem vorletztem Koeffizienten?

Weil an + 1/1 = an + 1 ist: Ein letzter Koeffizient 1 wird zum vorherigen addiert. Die Liste 3; 1, 1 ergibt 3 + 1/(1 + 1/1) = 3 + 1/2 = 7/2, und die Liste 3; 2 ergibt ebenfalls 3 + 1/2 = 7/2. Beide Listen sind derselbe Bruch; der Rechner zeigt nur die zweite.

Wie nähere ich mit Näherungsbrüchen eine Dezimalzahl wie 3,14 an?

Schreibe 3,14 als 157/50 und entwickle den Bruch: 3; 7, 7. Der mittlere Näherungsbruch ist 22/7; er liegt 1/350 von 3,14 entfernt, und kein Bruch mit Nenner bis 7 kommt näher. Der letzte, 157/50, ist exakt. Für eine beliebige Nennergrenze nimmst du Dezimalzahl durch Bruch annähern.

Nächster Schritt

Dezimalzahl als Bruch annähern Nähere eine Dezimalzahl mit Höchstnenner oder Toleranz als Bruch an und sieh den exakten Fehler: 0,333 mit Höchstnenner 100 ergibt 1/3…

DEIN RECHNER, IMMER GRIFFBEREIT

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