■スターリングの不等式(その10)
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
もし,置換多面体の体積が内接球で近似できるとしたら
Vn=(n+1)^(-1/2}・2^n/2/n^n
〜 π^(n/2)/Γ(n/2+1)・r^n
r^n〜VnΓ(n/2+1)/π^(n/2)
が成立しなければならない.
ここでは偶数次元の場合(n=2k)だけを扱うことにするが,
r^2k〜V2kk!/π^k
=(2k+1)^(-1/2}・2^k/(2k)^2k・k!/π^k
=(2k+1)^(-1/2}・2^k/(2k)^2k・k!/π^k
=(2k+1)^(-1/2}・(2πk^2)^-k・k!→誤り修正
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また,切頂切稜面までの距離は
hj={(j+1)(n−j)/2n^2(n+1)}^1/2
で与えられる.
h0={1/2n(n+1)}^1/2=r
とすると,
r^2k={1/2・2k(2k+1)}^k
k!〜(2k+1)^(1/2}・(2πk^2)^k{4k(2k+1)}^-k
〜(2k+1)^(1/2}・{πk/2(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(1/2}・{π/2(2k+1)}^k・k^k
となって,スターリング近似式に似てきた.
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r^2k〜(2k+1)^(-1/2}・(2πk^2)^-k・k!
に
hj={(j+1)(n−j)/2n^2(n+1)}^1/2=r
を代入すると
{(j+1)(2k−j)/8k^2(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(-1/2}・(2πk^2)^-k・k!
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/4・(j+1)(2k−j)/(2k+1)}^k
[1]j=0のとき
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/4・2k/(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(1/2}・{π/2(2k+1)}^k・k^k
[2]j=1のとき
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/2・(2k−1)/(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(1/2}・{π(1−1/2k)/(2k+1)}^k・k^k
ここで,
(1−1/2k)^2k→exp(−2k)
(1−1/2k)^k→exp(−k)
であるから,ますますスターリング近似式に似てくる.
[3]j=2のとき
k!〜(2k+1)^(1/2}{3π/2・(k−1)/(2k+1)}^k
〜(2k+1)^(1/2}・{3π/2・(1−1/k)/(2k+1)}^k・k^k
(1−1/k)^k→exp(−k)
であるが,いずれの場合も
(2k+1)^k=(2k)^k(1+1/2k)^k→(2k)^kexp(2)
となり,スターリング近似式に似ていないことになってしまう.
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