■BBP公式(その10)

 ヴィエタの無限積は

  2/π=√2/2・√(2+√2)/2・√(2+√(2+√2))/2・√(2+√(2+√(2+√2)))/2・・・

これはオイラーが見つけた無限積の公式

sinx/x=cos(x/2)cos(x/4)cos(x/8)・・・

にx=π/2を代入することで簡単に証明できる。

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 それでは,任意のxに対して,無限積公式

  sinx/x=cosx/2cosx/4cosx/8・・・

を示しておこう.

 

(証明)

  sinx=2sinx/2cosx/2

      =4sinx/4cosx/4cosx/2

      =8sinx/8cosx/8cosx/4cosx/2

       ・・・・・

      =2^nsinx/2^ncosx/2^n・・・cosx/2

 

 書き直すと

  sinx=x[sin(x/2^n)/(x/2^n)]cosx/2・・・cosx/2^n

 ここで,n→∞のとき,

  sin(x/2^n)/(x/2^n)→1

であるから,sinxの無限積表示

  sinx=xΠcosx/2^n

      =x(1−x^2/π^2)(1−x^2/4π^2)(1−x^2/9π^2)・・・

が得られる.この結果は,sinxがx=0,±π,±2π,±3π,・・・のとき,0になることに一致している.

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[補]正弦積分とは,

  Si(x)=∫(0,t)sint/tdt

       =x−x^3/3・3!+x^5/5・5!−・・・

として定義される特殊関数(初等関数によって表し得ない関数)である.また,その特殊値

  Si(∞)=∫(0,∞)sint/tdt=π/2

は,ディリクレ積分と呼ばれる.

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