■正弦積分(その5)

【1】∫(0,∞)Πsin(x/k)/(x/k)dx=?

 (その2)では奇数係数だけを扱ったが,整数係数の場合について,阪本ひろむ氏&Mathematicaに調べてもらった.

  ∫(0,∞)sinx/xdx=π/2

  ∫(0,∞)sincxsinc(x/2)dx=π/2

  ∫(0,∞)sincxsinc(x/2)sinc(x/3)dx=π/2

  ∫(0,∞)sincxsinc(x/2)sinc(x/3)sinc(x/4)dx=1727π/3456

  ∫(0,∞)sincxsinc(x/2)sinc(x/3)・・・sinc(x/5)dx=20652479π/41472000

  ∫(0,∞)sincxsinc(x/2)sinc(x/3)・・・sinc(x/7)dx=24860948333867803π/50185433088000000

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[参]David Borwein,Johnathan M. Borwein: Some remarkable properties of sinc and related integrals; The Ramanujan Journal, in press. CECM preprint 99,142 (available from http://www.cecm.sfu.ca/preprints)

によると

  ∫(0,∞)Πsinc(kx)dx

は,Σk<2のときπ/2となるということである.

 すなわち,k=1/(2i+1)の場合,第6項までだと

  1+1/3+・・・+1/13<2

だが,第7項まででは

  1+1/3+・・・+1/13+1/15>2

また,k=1/(3i+1)の場合,第10項まで計算しても

  1+1/4+・・・+1/28+1/31<2

なのである.

 整数係数の場合,第3項までだと

  1+1/2+1/3<2

だが,第4項になると

  1+1/2+1/3+1/4>2

なのである.

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【2】∫(0,∞)Πsin(x/2k)/(x/2k)dx=?

 偶数係数の場合は

  ∫(0,∞)sinc(x/2)=π

  ∫(0,∞)sinc(x/2)sinc(x/4)dx=π

  ∫(0,∞)sinc(x/2)sinc(x/4)sinc(x/6)dx=π

  ∫(0,∞)sinc(x/2)sinc(x/4)sinc(x/6)sinc(x/8)dx=1727π/1728

  ∫(0,∞)sinc(x/2)sinc(x/4)sinc(x/6)・・・sinc(x/10)dx=20652479π/2073600

  ∫(0,∞)sinc(x/2)sinc(x/4)sinc(x/6)・・・sinc(x/12)dx=24860948333867803π/2073600000

 置換積分により

  ∫(0,∞)Πsin(x/2k)/(x/2k)dx=2∫(0,∞)Πsin(x/k)/(x/k)dx

すなわち,本質的に同じ積分となる.

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