■算術幾何平均の不等式(その4)

(1)2数a0,b0をとり,a1=(a0+b0)/2,b1=√a1b0=√b0(a0+b0)/2を計算する.次に,a2=(a1+b1)/2,b2=√a2b1とする.bnを計算するときan-1でなく最新のanを使っていることに注意されたい.

 すると,anとbnは急速に同じ極限L(a,b)に到達する.このとき,極限関数はL(a,b)=

(b^2−a^2)^(1/2)/arccos(a/b)    (0≦a<bのとき)

a                         (a=bのとき)

(a^2−b^2)^(1/2)/arccosh(a/b)   (b<aのとき)

で与えられる(パッフ).

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r>0,−π/2<θ<π/2,a0=rcosθ,b0=rとする.

a1=rcos^2(θ/2)

b1=rcos(θ/2)

a2=rcos(θ/2)cos^2(θ/2^2)

b2=rcos(θ/2^2)cos(θ/2^2)

an=rcos(θ/2)・・・cos^2(θ/2^n)

bn=rcos(θ/2)・・・cos(θ/2^n)

an/bn=cos^2(θ/2^n)→1

sinθ

=2sin(θ/2)cos(θ/2)

=2^2sin(θ/2^2)cos(θ/2^2)cos(θ/2)

=2^3sin(θ/2^3)cos(θ/2^3)cos(θ/2^2)cos(θ/2)

=2^nsin(θ/2^n)cos(θ/2^n)・・・cos(θ/2^3)cos(θ/2^2)cos(θ/2)

より

bn=rsinθ/2^nsin(θ/2^n)

=rsinθ/θ・(θ/2^n)/sin(θ/2^n)

bn→rsinθ/θ

an→rsinθ/θ

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