■e+πに収束する分数列(その19)

【1】eに収束する分数列

  an+1=(4n+2)an+an-1,bn+1=(4n+2)bn+bn-1

初期値をa0=1,a1=3,a2=19,b0=1,b1=1,b2=7とすると

  an/bn→ e

となります.

  e=1+x+x^2/2+x^3/6+・・・

を連分数表示して,

  e=1//1−x//1+x//2−x//3+x//2−x//5+x//2−x//7+・・・

 x=1とすれば,逐次近似分数は

  1/1,1/0,3/1,8/3,19/7,87/32,193/71,1264/465,2721/1001,・・・

なのですが,ここで,−x//1+x//2,−x//3+x//2,−x//5+x//2のように,2項ずつまとめれば

  e=1//1+1//2+1//6+1//10+1//14+・・・

=1//1+Φ1//(4k−2))+・・・

となって,大変よい近似

  19/7,193/71,2721/1001,49171/18089,・・・

を得ることができるというわけです.

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【2】πに収束する分数列

  arctanx=xF(1/2,1,3/2:−x^2)

=x//1+1^2x^2//3+2^2x^2//5+3^2x^2//7+4^2x^2//9+・・・

 後者にx=1を代入すれば

  π/4=1//1+1//3+4//5+9//7+16/9+・・・

=1//1+Φk^2//(2k+1))+・・・

を得ることができる.

 これは,

  e=1//1+1//2+1//6+1//10+1//14+・・・

=1//1+Φ1//(4k−2))+・・・

と形式がうりふたつである.

 そこで,

  an+1=(2n+3)/(n+1)^2an+an-1,bn+1=(2n+3)/(n+1)^2bn+bn-1

初期値をa0=1,a1=0,a2=1,b0=1,b1=1,b2=11/4とすると

  an/bn→ π/4

となるだろうか?

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a1=0,b1=1

a2=1,b2=7/4+1=11/4

a3=7/9,b3=7/9・11/4+1=113/36

a4=9/16・7/9+1=207/144,b3=9/16・113/36+11/4=2601/576

 a2/b2=4/11

 a3/b3=252/1017

 a4/b4=119232/374544

あまりよい近似は得られていないが,初期値が悪いのだろうか?

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 初期値をa0=0,a1=1,a2=7/4,b0=1,b1=1,b2=11/4とすると

a1=1,b1=1

a2=7/4,b2=7/4+1=11/4

a3=7/9・7/4+1=85/36,b3=7/9・11/4+1=113/36

a4=9/16・85/36+7/4=1603/144,b3=9/16・113/36+11/4=2601/576

 a2/b2=7/11

 a3/b3=85/113

 a4/b4=1773/2601

・・・いわくいいがたし.

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