ナルトってまだやっているケロか? [ひとこと言わねば]
BORUTO-ボルト- -NARUTO NEXT GENERATIONS-
今日のアニソン2,「スカイガールズ」から『Baby's Tears』 [今日のアニソン]
今日のアニソン2は,OVA版「スカイガールズ」から『Baby's Tears』です。
最近だと、アニメ「アリスと蔵六」に登場する樫村紗名の例もあるから、意外に、大人にもに人気があるのかな・・・。
考えるネムネコ お前らに問題(4月5日)!! [お前らに質問]
考えるネムネコ お前らに問題(4月5日)!!
今日の未明、
「この積分の(近似)値は、
どうやって求めたらいいのだろう」
と思い、寝るまでの間、少し考えてみた。
(1)の積分は、統計の正規分布
あるいは、誤差関数
と、数学や物理などによく出てくるもので、実用上、非常に重要な関数。
そのため、表計算ソフトなどにも(2)、(3)の組み込み関数が存在する他、正規分布表なども存在する他に、この近似式や近似計算方法も存在している。
たとえば、
http://cm.hit-u.ac.jp/~kobayashi/topics/erf.pdf
ではあるが、ここで問題!!
問題 次の関数の(近似)値を、x=0から0.1刻みでx=2まで求め、その数表を作れ。
または、
言っておくが、表計算ソフトの組み込み関数NORM.DIST()
https://bellcurve.jp/statistics/blog/15344.html
などを使った解法は、解法として認めない。
そんな「ふざけた」奴はぶっ殺す!!
自分の頭で考えて、自分なりの方法で、この表を作れってんだよ。
台形公式やシンプソン法を用いて定積分の(近似)値を求めるもよし、あるいは、・・・。
ちなみに、ネムネコは、表計算ソフトを使って、相対誤差0.042%以下のものをチョチョイのチョイと作ってみた。
「我々は指数関数の値については全て知っている」――少なくとも、パソコンや電卓が知っている(^^ゞ――という仮定のもとで解いて欲しい。
ネムネコの方法だと、x=1のときに、誤差が最大になるようで、それ以降は逆に減少するようだ。x=1のときに誤差が最大になるのは、被積分関数
がx=1のとき変曲点を持つことと関係があるような、ないような・・・(・・?
片側(右側)の正規分布とネムネコの計算結果とを比較した表
今日のアニソン、「かくりよの宿飯」から『灯火のまにまに』 [今日のアニソン]
二分法 [数値解析]
二分法
代数方程式
は、nが5次以上の場合、解の公式が存在しない。そのため、何らかの方法で近似的に解を求めざるを得ない。このとき、よく用いられるのが二分法であり、ニュートン法である。
中間値の定理
関数f(x)が閉区間[a,b]において連続で、f(a)とf(b)が異符号であるとき、
となるxがaとbの間に存在する。
中間値の定理によると、f(x)が[a,b]において連続であるとき、
となるξが少なくとも一つ存在する。
そこで、f(a)f(b)<0で[a,b]にf(α)=0となるαがただ1つ存在するとする。
わかりやすくするために、aをa₁、bをとする。
点aと点bの中点
とする。
ならば、c=0が求める解である。
f(c₁)=0でない場合、αは[a₁,c₁]、[c₁,b₁]のいずれかに存在する。
αが[a₁,c₁]に存在するとすると、
[c,b]に存在する、つまり、[a₁,c₁]に存在しないときには、
となる。
(2)の場合はa₂=a₁、b₂=c₁
(3)の場合はa₂=c₁、b₂=b₁
として、[a₂,b₂]で同じ作業を繰り返す。
この作業を一回するたびに、区間の長さは1/2になるので、
である。
このとき、
かつ、
だから、
となる(区間縮小法の原理)。
定理 (区間縮小法の原理)
とする。
ならば、数列はともに収束数列であって、
したがって、この作業を繰り返せば繰り返すほどはαに近づき、その極限値が求める方程式f(x)=0の解αである。
しかし、この作業を無限に繰り返すことはできないので、有限回で打ち切らないとならない。
n回、この操作を行ったとき、区間の長さは
したがって、10回行えば、もとの長さの1000分の1に、20回行えば100万分の1になる。
そして、n回で打ち切ったときの誤差は
程度ということになる。
収束の速度は次に述べるニュートン法よりも遅いけれど、ニュートン法はときに計算が収束せず無限ループに陥ることがあるのに対し、2分法は解があれば必ず見つけてくれる極めて安全で確実な方法である。
アルゴリズムらしきものを書くと、次のようになる。
ステップ1
ステップ2 f(c)=0ならば、cが方程式の解、計算終了
ステップ3 f(a)・f(c)<0ならばcをbにし、そうでなければ、cをaにする
ステップ4 「打ち切り条件」を満たしていなければ、ステップ1に戻る
計算の打ち切り条件には、「b−aがある値、たとえば、100万分の1より小さい」などが使われる。
2分法の計算手順は、実際に、手計算でやるとよくわかる。
たとえば、
f(1)=−2<0、f(2)=1>0だから、[1,2]に上の方程式の解がある。
だから、a=1、b=2とおき、中点cの値を求める。
f(a)=f(1)=−2、f(c)=f(1.5)=−0.75だから、f(a)・f(c)>0となり、[1,1.5]に解はない。
よって、c=1.5をaにセットし直す。つまり、a=1.5、b=2。
[1.5,2]の中点を計算すると
f(a)=f(1.5)=−0.75、f(c)=f(1.75)=3.0625だから、f(a)・f(c)<0となり、解は[1.5,1.75]にある。
よって、b=1.75にする。このとき、a=1.5、b=1.75
・・・・
表計算ソフトで使って計算した結果を示す。
aとbがどのように変わってゆくのか、手計算同様に理解できるのではないか。
なお、誤差は
として計算している。
今日のクラシック、カレン・ハチャトゥリアン作曲『交響曲第1番』 [今日のクラシック]
これは、レオニード・コーガンのために書かれたもので、オイストラフの演奏も出ていますが、この曲に関しては、コーガンの演奏の方が音楽的に細部まで行き届いていますし、ピアニストでもあった作曲者自身が伴奏しているので、こちらが決定版の録音と思います。作品番号1ですが、秀作ではなく、立派な作品です。第1楽章は、歌謡的な旋律を書く才能が感じられます。第2楽章の出だしは、和音に工夫が見られ、新しさが少し感じられますが、すぐにまた抒情的なカンタービレの旋律が紡がれていきます。第3楽章は、終楽章らしくリズミカルな曲ですが、やはり抒情的で息の長い旋律に富んでおり、この辺にこの人の才能があるようです。この曲は、これからももっと演奏されるべきではないかと思う魅力的な作品です。弾く人がいないのが残念です。
(出典:ネムネコ、秘密の情報源)