平方根を四則演算で得る
from 『虚数の情緒』
ニュートン-ラフソン法で2次方程式が解けることを示す
$ y = x^2 - C\quad (C>0)
x軸との交点が解$ x = \pm\sqrt{C} を与える
この交点を簡単な手続きの連鎖で得たい
この放物線上の点$ x_0 における接線の傾きは既知の関係$ m(x_0) = 2x_0 で得られる
接線が接することと、放物線上の点を通ることから傾きを定める
判別式が0
(a, a^2)を通る
微分$ y' を認めてもよいあんも.icon
この接線がx軸と交わる点を$ x_1 とすれば、傾きの定義より:
$ m(x_0) = \frac{y(x_0) - 0}{x_0 - x_1}
$ \iff x_1 = \frac{1}{2}\left(x_0 + \frac{C}{x_0}\right) を得る
漸化式$ x_n として表現すれば:
$ x_{n+1} = \frac{1}{2}\left(x_n + \frac{C}{x_n}\right) を得る
この数列$ x_n が収束することを示せばよい
相加平均・相乗平均の不等式から不等式を構成すれば:
$ x_{n+1} = \frac{x_n + \frac{C}{x_n}}{2} \ge \sqrt{x_n \cdot \frac{C}{x_n}} = \sqrt{C}
であり、数列$ x_n は定数$ \sqrt{C} で下から抑えられる
下に有界であるあんも.icon
隣り合う項の大小関係
$ x_n - x_{n+1} = x_n - \frac{1}{2}\left(x_n + \frac{C}{x_n}\right)
$ \iff x_n - x_{n+1} = \frac{1}{2x_n}(x_n^2 - C) \ge 0 \quad \because x_n \ge \sqrt{C}
ゆえに$ x_n \ge x_{n+1} となって更新のたびに小さくなることが保証される
単調減少するあんも.icon