■パデ近似(その13)

連分数は関数を近似するときにも有効である。

tanzの連分数から2次近似

  tanz=z(15-z^2)/(15-6z^2)

が得られる。z=π/4のとき、0.9998となるが、

tanz=z+z^3/3+z^5/5ではこれよりも32倍も大きい誤差を生じる。

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誤差積分の連分数近似

∫(0,z)exp(-x^2)dx=(49140z+3570z^3+739z^5)/(49140+19950z^2+2475z^4)

はz=2に対して1.2%の誤差であるが、z^9までのベキ級数展開では正しい値より110%も大きくなる

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exp(-x^2)=1-x^2+x^4/2-x^6/6+・・・

∫(0,z)exp(-x^2)dx=x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・=(ax+bx^3+cx^5)/(d+ex^2+fx^4)

(ax+bx^3+cx^5)=(d+ex^2+fx^4)(x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・)

=dx+(e-d/3)x^3+(d/10-e/3+f)x^5+・・・

a=49140,b=3570,c=739とおく(あるいはa=49140,b=3570,c=739とおかなくても解けるものなのかもしれない)

a=d=49140

b=e-d/3→e=b+d/3=19950

c=d/10-e/3+f→f=c-d/10+e/3=2475

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exp(-x^2)=1-x^2+x^4/2-x^6/6+・・・

∫(0,z)exp(-x^2)dx=x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・=(ax+bx^3+cx^5)/(d+ex^2+fx^4)

(ax+bx^3+cx^5)=(d+ex^2+fx^4)(x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・)

=dx+(-d/3+e)x^3+(d/10-e/3+f)x^5+・・・

(あるいはa=49140,b=3570,c=739とおかなくても解けるものなのかもしれない)

a=d

b=-d/3+e

c=d/10-e/3+f→fで表すことはできない→連分数が必要であると思われる 

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exp(-x^2)=1-x^2+x^4/2-x^6/6+・・・

∫(0,z)exp(-x^2)dx=x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・=(ax+bx^3)/(c+dx^2)

(ax+bx^3)=(c+dx^2)(x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・)

=cx+(-c/3+d)x^3+(c/10-d/3)x^5+・・・

a=c

b=-c/3+d=-d/9

c/10-d/3=0→c=10d/3 

d=9とおくと、c=30,b=-1,a=30

∫(0,z)exp(-x^2)dx=x-x^3/3+x^5/10-x^7/42+・・・=(30x-x^3)/(30+9x^2)

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