■球殻と高次元立方体の体積(その6)
Vn=π^(n/2)/Γ(n/2+1)として、半径rのn次元超球の体積はVnr^nで表されます。
n次元超球の半径r付近に幅2δの球殻を設けると、半径1+δと1−δの間の薄皮部分の体積は
vn((r+δ)^n-(r-δ)^n)=vn(r^n(1+δ/r)^n-r^n(1-δ/r)^n)
δ/r<<1のとき、(すなわちδ=rε)
vn((r+δ)^n-(r-δ)^n)=vn(r^n(1+δ/r)^n-r^n(1-δ/r)^n)〜vn(r^n・2nδ/r)
これは表面積x2δに等しいはずである。
nvnr^(n-1)・2δ=nvnr^(n)・2ε・・・OK
Durrettの確率論ではこれが立方体[-1,1]^2の体積2^nとほぼ等しいときのrを問題にしていて、r〜√(n/3)としている。
本当だろうか?
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nvnr^(n)・2ε=2^nとおくと
r^n=2^n/2nεvn
nが大きいとき,スターリングの公式より
vn=π^(n/2)/{√(2・n/2・π)・(n/2e)^(n/2)}=(2πe/n)^(n/2)/√(nπ)
であるから
1/vn=√(nπ)/(2πe/n)^(n/2)
2^n/vn=(2n/πe)^(n/2)・√(nπ)
2^n/2nεvn=(2n/πe)^(n/2)・√(nπ)/2nε
εをどのように扱えばいいのかよくわからないのであるが、n>πe=8.539・・・のときなどを考えることができる。
Durrettの確率論では
(2n/πe)^(n/2)・√(nπ)/2nε〜(n/3)^(n/2)
r〜√(n/3)の球殻の体積は高次元立方体の体積に近いとしているのである
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(6/πe)^(n/2)・√(nπ)〜2nε
(6/πe)^(n/2)・√(π/4n)〜ε
nが大きくなれば(6/πe)^(n/2)→0,√(π/4n)→0なのであるが、
それであれば、πe=8.539・・・より、
r〜√(n/3)でなくてもr〜√(n/4)でもよいことになる。
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2m<πeであればよいので、m=1,2,3,4
r〜√(n/1)でも√(n/2)でもよいことになるが、εをどのように扱えばいいのだろうか?
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