クイズ大陸



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?nn)/ 2010/09/13 15:00
最近やけに忙しくて,本当に久々上陸しました.

興味の的である sin(sin(x)) は,明らかに周期 2π を持つ奇関数ですから,
フーリエ正弦級数で表現すると性質が分かり易そうです.

実際に求めてみると,第 1 種ベッセル関数という特殊関数 Jn(z) を用いて,

 sin(sin(x)) = 2 J1(1) sin(x) + 2 J3(1) sin(3x) + (-94 J1(1) + 360 J2(1)) sin(5x) + ...

のように求められます.

第 3 項以降は絶対値が 1/1000 以下のようですので,実質上

 sin(sin(x)) ≒ 0.880 sin(x) + 0.039 sin(3x)

と考えてよいと思います.これなら積分も簡単ですね.

なお,第 1 種ベッセル関数は,2つの特殊関数,Γ関数と超幾何関数を用いて表せます.
そういう意味では,Γ関数と関係ありますね.
返信 編集
?Argentum
お忙しい中ご回答ありがとうございます。 (^_^)

なるほど。フーリエ級数展開からsin(sin(x))の近似式を求めて、
そこから積分するという手法ですね。

sin(sin(x))はやはり特殊な関数と連動するのですね。

ベッセル関数
     Jα(x)= Σ[m=0→∞](-1)m(x/2)2m+α/{m! Γ(m+α+1)}

を用いて以下の近似式
     sin(sin(x)) ≒ 0.880 sin(x) + 0.039 sin(3x)
が得られて、
     ∫sin(sin(x)) dx ≒ -0.880cos(x) -0.013cos(3x) +C
ということですか。なんかの解析に使いたいですね (^_^)