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N:自然数
limsup(sinN)=1
を示すにはどうすればいいのでしょうか?
おそらく、1+ε<sinNを満たすnは有限個(0個)が自明なので、1-ε>sinNを満たすNが無限個存在する、ということが分かれば上極限と同値となる性質が言えるのではないかと考えたのですが、実際どのように書けばよいのかが分かりません。
少ししらべて、
http://www.math.s.chiba-u.ac.jp/~sasaki/003_sin. …
のグラフを見る限りだと、Nを大きくしていって点を取っていくと、1-ε<c<1となる点cがさらに増え続けていくのだろう、と予想出来るので方針は合っていると思うのですが。
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
sin(N) = sin(π/2 + 2π・(N/(2π) - 1/4))で、 N/(2π) - 1/4 が整数に近づくほど sin(N) が 1 に近づきます。
1/(2π) が無理数だから、下の命題1を示せば十分です。以下、実数 x に対して、x を超えない最大の整数を Int(x) で表します。 Frac(x) = x - Int(x) とします。
命題1 γを正の無理数とする。 a を実数とする。εを正数とする。すると、Frac(γN - a) < ε となる正整数 N が無数に存在する。
命題1について、 a = 0 の場合について証明できれば、そのことを使って一般の a の場合に拡張するのは難しくありません(拡張方法は省略)。さらに、a = 0 の場合については、次の命題2を示せば十分です。
命題2 γを正の無理数とする。N を正整数とする。すると、M > N かつ Frac(γM) ≦ Frac(γN)/2 を満たす整数 M が存在する。
(命題2の証明)
α = Frac(γN) とする。γN が無理数だから、 α ≠ 0 である。そこで、t = Int(1/α) と置く。次のことは容易に確かめられる。
Frac(γtN) = tFrac(γN)
Frac(γ(t+1)N) = (t+1)Frac(γN) -1
すると、
(1 - Frac(γtN)) + Frac(γ(t+1)N) = Frac(γN))
となる。よって、1 - Frac(γtN) と Frac(γ(t+1)N) のどちらかは、Frac(γN)/2 以下である。もし、前者なら、s = Int(1/(1 - Frac(γtN))) として、M = stN とすればよい。後者なら、M = (t+1)N とすればよい。
(命題2の証明終わり)
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