■サイクロイドと積分・変分法(その18)
[参]岡本久「日常現象からの解析学」近代科学社
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[1]T2<T1
∫(0,1){(1+4z^2)/2gz}^1/2dz=2∫(0,1){(1+4y^2)}^1/2dy
∫(0,1){(1+4y^2)}^1/2dy<√2
がいえればよいが,
∫(0,1){(1+4y^2)}^1/2dy<(√10+3−√5)/2√2
が確かめられる.
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[2]T3<T1
∫(0,1)z^-1/2(1−z^2)^-1/2dz<2√2
がいえればよいが,
1/2・Γ(1/4)Γ(1/2)/Γ(3/4)
において,
Γ(x)Γ(1−x)=π/sinπx
より,
Γ(1/4)Γ(3/4)=π√2
Γ(1/2)=√π
であるから,
1/2・Γ(1/4)Γ(1/2)/Γ(3/4)
=1/2・Γ^2(1/4)√π/π√2<2√2
すなわち,
Γ^2(1/4)<8√π
がいえればよいことになる.
Γ(1/4)=∫(0,∞)exp(−t)t^-3/4dt=4∫(0,∞)exp(−x^4)dx
<4∫(0,∞)exp(−x^2)dx=2√π<(8√π)^1/2
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