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この記事では分数の約分を基本的に考えない。(実はほぼ既約分数しか出てこない)

言い換えると、整数対 $(p,q)$ を分数のように $\dfrac{q}{p}$ と記述している。

Farey 和

分数に対して特殊な加算・スカラー倍を以下のように定義する:

$$ \begin{align*} \dfrac{q}{p} \oplus \dfrac{s}{r} &\coloneqq \dfrac{q+s}{p+r}\\ k \otimes \dfrac{q}{p} &\coloneqq \dfrac{kq}{kp}\\

\end{align*} $$

これは整数対のままだと思うと単なるベクトルの加算とスカラー倍である。

この演算の性質として、任意の自然数 $n,m$ について

$$ \dfrac{q}{p}< \dfrac{s}{r}\Rightarrow \dfrac{q}{p}<\left(n\otimes \dfrac{q}{p} \oplus m\otimes \dfrac{s}{r}\right)< \dfrac{s}{r} $$

が成り立つ。

Stern-Brocot Tree

以下の完全二分木を考える。