еще бесконечная последовательность должна сходиться
Что вы под этим имеете в виду?
Мне кажется, вас заинтересует
Ряд Фарея и
Дерево Штерна — Броко.
Используя их можно представить все рациональные числа из интервала (0,1) конечной двоичной дробью из такого же интервала с сохранением порядка. Т.е. любая конечная двоичная дробь соответствует рациональному числу, любая бесконечная - иррациональному, и ни одно число не пропущено.
Аналогично можно расширить отображение на всё множество рациональных чисел и всё множество двоичных чисел с конечной дробной частью.