算術幾何平均

 2つの正の数a,b(a>b)にたいして,
0=a0=b
1=(a0+b0)/21=√a00
2=(a1+b1)/22=√a11
3=(a2+b2)/23=√a22
4=(a3+b3)/24=√a33

のようにして,順にa0,a1,a2,a3,…とb0,b1,b2,b3,…を作っていきます。
 するとものすごい速さで,anとbnが同じ値に近づいていきます。
 例えば,a=7,b=2とすると,
nn
1
2
3
4
5
6
7
4.5
4.12082869338697
4.11208794649456
4.11208330160713
4.11208330160582
2
3.74165738677394
4.10334719960214
4.11207865671969
4.1120833016045
4.11208330160582

 すでに6回目でほぼ同じ値4.11208330160582になっていますね。
 それではもっと2つの値の差を大きくして見ましょう。a=100,b=2で計算してみると,

nn
1
2
3
4
5
6
7
100
51
32.5710678118655
29.7135728246495
29.6447133495579
29.64467336238
29.6446733623665
2
14.142135623731
26.8560778374334
29.5758538744663
29.6446333752021
29.644673362353
29.6446733623665

 今度もまたあっという間に同じ値になりました。
 相加平均,相乗平均
  (a+b)/2, √ab
のことを昔は算術平均,幾何平均と呼んでいました。これに対して,
  α=lim an=lim bn
の値のことを算術幾何平均と呼びます。