■シンク関数の2分割(その53)
【1】レムニスケート積分の倍角公式
レムニスケートサインの加法定理
sl(u+v)=(sl(u)sl'(v)+sl(v)sl'(u))/(1+sl^2(u)sl^2(v))
より,
sl(2u)=2sl(u)sl'(u)/(1+sl^4(u))
sl(3u)=(sl(2u)sl'(u)+sl(u)sl'(2u))/(1+sl^2(2u)sl^2(u))
sl(4u)=(sl(3u)sl'(u)+sl(u)sl'(3u))/(1+sl^2(3u)sl^2(u))
sl(5u)=(sl(4u)sl'(u)+sl(u)sl'(4u))/(1+sl^2(4u)sl^2(u))
sl(6u)=(sl(5u)sl'(u)+sl(u)sl'(5u))/(1+sl^2(5u)sl^2(u))
さらに,
sl'(u)=(1-sl^4(u))^1/2
sl'(2u)=(1-sl^4(2u))^1/2
sl'(3u)=(1-sl^4(3u))^1/2
sl'(4u)=(1-sl^4(4u))^1/2
sl'(5u)=(1-sl^4(5u))^1/2
を用いて,sl(u)の関数として表すと
sl(2u)=2sl(u)(1-sl^4(u))^1/2/(1+sl^4(u))
などが得られる.
しかし,この方法では方程式に無理式がでてきて,0の周りでの分岐に苦労させられる.
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【2】漸化式を用いたレムニスケートサインのn倍角公式
sl(2u)=2sl(u)sl'(u)/(1+sl^4(u))
sl(3u)=2sl(u){3-6sl^4(u)-sl^8(u)}/(1+6sl^4(u)-3sl^8(u)}
nが奇数のとき
sl(nu)=sl(u)Pn(sl^4(u))/Qn(sl^4(u))
nが偶数のとき
sl(nu)=sl(u)sl'(u)Pn(sl^4(u))/Qn(sl^4(u))
sl'(u)=(1-sl^4(u))^1/2
Qn(0)=1とおくことができる.
ここで,
[1]nが偶数のとき,漸化式
Qn+1(x)=Qn-1(x){Qn^2(x)+x(1−x)Pn^2(x)}
Pn+1(x)=2(1−x)Pn(x)Qn(x)Qn-1(x)−Pn-1(x){Qn^2(x)+x(1−x)Pn^2(x)}
[2]nが奇数のとき,(1−x)が消え,漸化式
Qn+1(x)=Qn-1(x){Qn^2(x)+xPn^2(x)}
Pn+1(x)=2Pn(x)Qn(x)Qn-1(x)−Pn-1(x){Qn^2(x)+xPn^2(x)}
が成り立つ.
この方法でも,再帰呼び出しをしているため,いささか実行速度が遅いが,方程式に無理式がでてこないので,0の周りでの分岐に苦労させられることはなくなる.
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