■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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