■ガウスと算術幾何平均(その22)
(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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