分からない問題はここに書いてね270
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009490
2007/01/12(金) 16:09:221/sin^2(x) = 1/(4sin^2(x/2)cos^2(x/2)) = (1/4)*(1/sin^2(x/2)+1/cos^2(x/2))
= (1/4)*(1/sin^2(x/2)+1/sin^2(π/2-x/2))
と変形してこれを繰り返し使うと
2 = 1/sin^2(π/4)
= (1/4)*(1/sin^2(π/8)+1/sin^2(3π/8))
= (1/16)*(1/sin^2(π/16)+1/sin^2(3π/16)+1/sin^2(5π/16)+1/sin^2(7π/16))
= …
= (1/4^n)Σ[k=1,2^n] 1/sin^2((2k-1)π/(4*2^n))
次に、不等式
1/sin^2(x) > 1/x^2 > 1/tan^2(x)=1/sin^2(x)-1
で x=(2k-1)π/(4*2^n) とおいて、これをkで和をとって(1/4^n)倍すると
2 > Σ[k=1,2^n] (16/π^2)/(2k-1)^2 > 2 - 1/2^n
このとき、n→∞とすると、π^2/8 = Σ[k=1,∞] 1/(2k-1)^2 が得られる。
最後に、S=1+1/2^2+1/3^2+1/4^2+1/5^2+… とおくと、
S-(1/2^2)*S = 1+1/3^2+1/5^2+1/7^2+… = π^2/8
ゆえに S=π^2/6
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