■スターリングの公式の図形的証明?(その57)
(その55)で行った計算で,反省点が見えてきたのであるが,(その36)〜(その38)をやり直してみたい.
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辺の長さが√2のn+1次元正単体のファセット(n次元面)を考えると,その中心は
(1/(n+1),1/(n+1),・・・,1/(n+1))
頂点(1,0,・・・,0)
辺の中心(1/2,1/2,0,・・・,0)
面の中心(1/3,1/3,1/3,0,・・・,0)
n−1次元面の中心(1/n,・・・,1/n,0)
したがって,j次元面までの距離rjは
{(j+1)(1/(j+1)−1/(n+1))^2+(n−j)(1/(n+1))^2}^1/2
={(n−j)/(j+1)(n+1)}^1/2
また,
1−y1=2/n(n+1)
より,規格化前(正単体の辺の長さ1)の置換多面体の体積は
Vn=(n+1)^(n-1/2}/2^n/2・{2/n(n+1)}^n
辺の長さ√2の置換多面体の体積は
Vn=(n+1)^(n-1/2}/2^n/2・{2/n(n+1)}^n・2^n/2
=(n+1)^(-1/2}・{2/n}^n
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辺の長さ√2のj次元面までの距離rjは
{(j+1)(1/(j+1)−1/(n+1))^2+(n−j)(1/(n+1))^2}^1/2
={(n−j)/(j+1)(n+1)}^1/2
もし,置換多面体の体積がある内接球で近似できるとしたら
Vn=(n+1)^(-1/2}・{2/n}^n
〜 π^(n/2)/Γ(n/2+1)・r^n
r^n={(n−j)/(j+1)(n+1)}^n/2
n=2kのとき,
π^k/k!・{(2k−j)/(j+1)(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(-1/2}・{1/k}^2k
k!/π^k・{(2k−j)/(j+1)(2k+1)}^-k
〜(2k+1)^(1/2}・{k}^2k
k!/k^k〜(2k+1)^(1/2}・{k}^2k・π^k・{(2k−j)/(j+1)(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(1/2}・{k^2π(2k−j)/(j+1)(2k+1)}^k
したがって,
{k^2(2k−j)/(j+1)(2k+1)}〜1/8
8k^2(2k−j)〜(j+1)(2k+1)
(8k^2+2k+1)j〜8k^3−2k−1
j〜(8k^3−2k−1)/(8k^2+2k+1)〜k
なる中接球のときフィットすることが理解される.
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