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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