■マイ未解決問題2018(その3)

 調和数列のn項までの部分和

  Hn=1/1+1/2+1/3+1/4+1/5+・・・+1/n

は,n→∞のとき∞に発散するが,n項の平均値は

  Hn/n→0

となる.

 n→∞のとき,

  Hn=1/1+1/2+1/3+1/4+1/5+・・・+1/n 〜 logn

だからである.

 また,

  Gn =1/1+1/2+1/3+1/4+1/5+・・・+1/n

    +2/1+2/2+2/3+2/4+2/5+・・・+2/n

    +3/1+3/2+3/3+3/4+3/5+・・・+3/n

    ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

    +n/1+n/2+n/3+n/4+n/5+・・・+n/n

では,n^2項の平均値は

  Gn/n^2→0

となる.

  Gn =(1+2+3+・・・+n){1/1+1/2+1/3+1/4+1/5+・・・+1/n)

=n(n+1)/2・{1/1+1/2+1/3+1/4+1/5+・・・+1/n)

 n→∞のとき,

  Gn〜n(n+1)/2・logn

  Gn/n^2〜1/2・logn

だからである.

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【1】未解決問題

[1]まず初期値[0/1,1/2]からスターン・ブロコット木を作る.

→[0/1,1/2](1位のスターン・ブロコット数列,項数2)

→[0/1,1/3,1/2](2位のスターン・ブロコット数列,項数3)

→[0/1,1/4,1/3,2/5,1/2](3位のスターン・ブロコット数列,項数50

→[0/1,1/5,1/4,2/7,1/3,3/8,2/5,3/7,1/2](4位のスターン・ブロコット数列,項数9)

→[0/1,1/6,1/5,2/9,1/4,3/11,2/7,3/10,1/3,4/11,3/8,5/13,2/5,5/12,3/7,4/9,1/2](5位のスターン・ブロコット数列,項数17)

→[0/1,1/7,1/6,2/11,1/5,3/14,2/9,3/13,1/4,4/15,3/11,5/18,2/7,5/17,3/10,4/13,1/3,5/14,4/11,7/19,3/8,8/21,5/13,7/18,2/5,7/17,5/12,8/19,3/7,7/16,4/9,5/11,1/2](6位のスターン・ブロコット数列,項数33)

→[0/1,1/8,1/7,2/13,1/6,3/17,2/11,3/16,1/5,4/19,3/14,5/23,2/9,5/22,3/13,4/17,1/4,5/19,4/15,7/26,3/11,8/29,5/18,7/25,2/7,7/24,5/17,8/27,3/10,7/23,4/13,5/16,1/3,6/17,5/14,9/25,4/11,11/30,7/19,10/27,3/8,11/29,8/21,13/34,5/13,12/31,7/18,9/23,2/5,9/22,7/17,12/29,5/12,13/31,8/19,11/26,3/7,10/23,7/16,11/25,4/9,9/20,5/11,6/13,1/2](7位のスターン・ブロコット数列,項数65)

[2]区間[0/1,1/2]上のスターン・ブロコット数列(項数m=2^n-1+1)を

  Fn=[α1,α2,・・・,αm]の和

とする.

[3]m項の平均値は

  Fn/m→1/φ^2,  φ=(1+√5)/2

と予測されているが,その真偽はいかに?

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[雑感]原題は,区間[0/1,1/2]上の点α0からの偏差2乗和

  F=Σ(αi−α0)^2=Σαi^2−2α0Σαi+nα0^2

が最初となるα0を求めよというものであるが,

  dF/dα0=−2Σαi+2nα0=0

  α0=Σαi/n

であるから,平均値を求めよとしても等価である.

 平均値はα0=1/φ^2 ?

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