■シンク関数の数学的諸性質(その7)

 微積の学び初めに,x→0としたとき,

  sinx/x→1

に出会う.この結果は

  (sinx)’=cosx,(cosx)’=−sinx

を示すのに用いられる.

 その後,sinxのテイラー展開によって,無限級数

  sinx=x−x^3/3!+x^5/5!−x^7/7!+・・・

  sinx/x=1−x^2/3!+x^4/5!−x^6/7!+・・・

が示される.

 コラム「シンク関数の数学的諸性質(その5)」ではシンク関数の積分不等式

  1/π∫(0,∞)|sin(x)/x|^kdx≦1/√(2k)  (等号はk=2のときに限る)

を検証した.今回のコラムでは,シンク関数の別の不等式を紹介したい.

  [参]大関清太「不等式」共立出版

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【1】シンク関数の微分

  d/dx(sinx/x)=cosx/x^2・(x−tanx)

 ここで,g(x)=x−tanxとおくと,

  g’(x)=1−(secx)^2≦0

よって,(0,π/2]でシンク関数は減少関数である.

  sinx/x≧sin(π/2)/(π/2)=2/π

  sinx/x≧2/π   (ジョルダンの不等式)

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【2】シンク関数の不等式

 sinx/xに関する無限積表示

  sinx/x=1−x^2/3!+x^4/5!−x^6/7!+・・・

        =Π(1−x^2/k^2π^2)

より,

[1]sinx/x≧(π^2−x^2)/(π^2+x^2)   (x≠0)

[2]2/π+(π^4−16x^4)/2π^5≦sinx/x≦2/π+(π−2)(π^4−16x^4)/π^5   (0,π/2]

[3]1−x^2/6≦sinx/x≦1−2x^2/3π^3   (0,π/2)

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