■xexp(x)=1(その22)

ケプラーの方程式は

  exp(x)(x-1)=exp(-x)(x+1)

  exp(2x)=(x+1)/(x-1)=1+2/(x-1)

  exp(-2x)=(x-1)/(x+1)=1-2/(x-1)

に帰着される。

対数をとったとしても

x+log(x-1)=-x+log(x+1)

2x+log(x-1)/(x+1)=0

やはり、これ以上進めない。

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仕方がないので、

log(1+x)=x-x^2/2+x^3/3-x^4/4+・・・

log(1-x)=-x-x^2/2-x^3/3-x^4/4+・・・

log(1-x)/(1+x)=-2x-2x^3/3-2x^5/5-・・・

x→1/xとすると

log(1-x)/(1+x)=-2/x-2/3x^3-2/5x^5+・・・

2x+log(x-1)/(x+1)=0は

x-1/x-1/3x^3-1/5x^5-・・・=0

→x=1.1996678640257734・・・

[1]x-1/x=0,x=1

[2]x-1/x-1/3x^3=0

3x^4-3x^2-1=0

x^2=(3+√21)/6、7/6<x^2<8/6

[3]x-1/x-1/3x^3-1/5x^5=0

15x^6-15x^4-5x^2-3=0、x^2は[2]より大きな値になるはず

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この計算は(その3)(その4)よりも収束が速いようだ。

 exp(x)(x−1)=exp(−x)(x+1)の根を調べてみたい.

f(x)=exp(x)(x−1)−exp(−x)(x+1)

f’(x)=exp(x)(x−1)+exp(x)+exp(−x)(x+1)−exp(−x)

=xexp(x)+xexp(−x)

=x{exp(x)+exp(−x)}>0

より,単調増加.

f(0)=−1−1=−2

f(1)=−2exp(−1)=−2/e<−2/3<0

f(2)=exp(2)−2exp(−2)=e^2−2/e^2>0

根は1<x<2にあることがわかる.

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f(x)=exp(x)(x−1)−exp(−x)(x+1)

g(x)=exp(2x)(x−1)−(x+1)

g(x)=(1+2x+4x^2/2+8x^3/6+・・・)(x−1)−(x+1)

h(x)=(1+2x)(x−1)−(x+1)

h(1)=−2,h(2)=2

しかし,

h(1,5)=4(0.5)−2.5<0となってしまう.

h(x)=(1+2x+2x^2)(x−1)−(x+1)

h(1)=−2,h(2)=10

h(1.5)=(4+4.5)(0.5)−(2.5)>0

根は1<x<1.5にあることがわかった.

h(1.4)=(3.8+3.92)(0.4)−(2.4)>0

根は1<x<1.4にあることがわかったが,

h(1.3)=(3.6+3.38)(0.3)−(2.3)<0

h(1.2)=(3.4+2.88)(0.2)−(2.2)<0

となってしまう.

根が1<x<1.2にあることがわかるまでまた道は遠い.

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