■eやπに収束する分数列(その23)
【1】eに収束する分数列
an+1=(4n+2)an+an-1,bn+1=(4n+2)bn+bn-1
初期値をa0=1,a1=3,a2=19,b0=1,b1=1,b2=7とすると
an/bn→ e
となります.
e=1+x+x^2/2+x^3/6+・・・
を連分数表示して,
e=1//1−x//1+x//2−x//3+x//2−x//5+x//2−x//7+・・・
x=1とすれば,逐次近似分数は
1/1,1/0,3/1,8/3,19/7,87/32,193/71,1264/465,2721/1001,・・・
なのですが,ここで,−x//1+x//2,−x//3+x//2,−x//5+x//2のように,2項ずつまとめれば
e=1//1+1//2+1//6+1//10+1//14+・・・
=1//1+Φ1//(4k−2))+・・・
となって,大変よい近似
19/7,193/71,2721/1001,49171/18089,・・・
を得ることができるというわけです.
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【2】πに収束する分数列
arctanx=xF(1/2,1,3/2:−x^2)
=x//1+1^2x^2//3+2^2x^2//5+3^2x^2//7+4^2x^2//9+・・・
後者にx=1を代入すれば
π/4=1//1+1//3+4//5+9//7+16/9+・・・
=1//1+Φk^2//(2k+1))+・・・
を得ることができる.
これは,
e=1//1+1//2+1//6+1//10+1//14+・・・
=1//1+Φ1//(4k−2))+・・・
と形式がうりふたつである.
そこで,
an+1=(2n+3)/(n+1)^2an+an-1,bn+1=(2n+3)/(n+1)^2bn+bn-1
初期値をa0=1,a1=0,a2=1,b0=1,b1=1,b2=11/4とすると
an/bn→ π/4
となるだろうか?
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a1=0,b1=1
a2=1,b2=7/4+1=11/4
a3=7/9,b3=7/9・11/4+1=113/36
a4=9/16・7/9+1=207/144,b3=9/16・113/36+11/4=2601/576
a2/b2=4/11
a3/b3=252/1017
a4/b4=119232/374544
あまりよい近似は得られていないが,初期値が悪いのだろうか?
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初期値をa0=0,a1=1,a2=7/4,b0=1,b1=1,b2=11/4とすると
a1=1,b1=1
a2=7/4,b2=7/4+1=11/4
a3=7/9・7/4+1=85/36,b3=7/9・11/4+1=113/36
a4=9/16・85/36+7/4=1603/144,b3=9/16・113/36+11/4=2601/576
a2/b2=7/11
a3/b3=85/113
a4/b4=1773/2601
・・・いわくいいがたし.
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