■無限のパラドックス(その4)

 n次元超球の表面積は

  Sn=nVn

で与えられる.ここでは表面積和を計算してみたい.

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【1】表面積和の計算

[1]n=2mのとき,

  nVn=nπ^(n/2)/Γ(n/2+1)

  2mV2m=2mπ^m/Γ(m+1)=2mπ^m/m!=2π・π^m-1/(m-1)!  (m=1〜)

ここで,

  exp(x)=Σx^m/m!  (m=0〜)

より,

  Σ2mV2m=2πΣπ^m-1/(m−1)!=2πexp(π)

  2(√2π)exp(π)とは異なっている.

[2]n=2m+1のとき,

  Vn=π^(n/2)/Γ(n/2+1)

  V2m+1=π^m+3/2/Γ(m+3/2)

  Γ(m+3/2)=(m+1/2)Γ(m+1/2)=(m+1/2)(m-1/2)Γ(m-1/2)=・・・=(m+1/2)(m-1/2)・・・1/2Γ(1/2)=(2m+1)!!/2^m√π

したがって,

  (2m+1)V2m+1=π^m+3/2/Γ(m+3/2)=(2m+1)2^mπ^m+1/2/(2m+1)!!=2π2^m-1π^m-1/2/(2m−1)!!

 ここで,

  Erf(x)=exp(−x^2)Σ2^mx^2m+1/(2m+1)!!

  exp(x^2)Erf(x)=Σ2^mx^2m+1/(2m+1)!!

より,

  Σ(2m+1)V2m+1=2πexp(π)Erf(√π)

 m=0の分

  (2m+1)V2m+1=V1=2

を加えると,

  2(1+πexp(π)Erf(√π))

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【2】まとめ

 [1]は,2(√2π)exp(π)とは異なっている.したがって,

  ΣnVn=2(√2π)exp(π)+2(1+πexp(π)Erf(√π))=261.635・・・

は「?」である.

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