式展開
間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).
ポアンカレ計量による距離ではX軸に沿った移動では線分が最短にならない
計量による距離
ポ
ア
ン
カ
レ
計
量
は
標
準
内
積
曲
線
に
よ
る
媒
介
表
示
始
点
終
点
で
の
接
ベ
ク
ト
ル
の
計
量
に
よ
る
距
離
g
(
x
,
y
)
(
v
,
w
)
=
⟨
v
,
w
⟩
y
2
⋯
ポ
ア
ン
カ
レ
計
量
,
⟨
x
,
y
⟩
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
は
標
準
内
積
γ
(
t
)
=
(
x
(
t
)
,
y
(
t
)
)
⋯
曲
線
γ
,
t
に
よ
る
媒
介
表
示
,
始
点
γ
(
a
)
,
終
点
γ
(
b
)
γ
′
(
t
)
=
(
x
′
(
t
)
,
y
′
(
t
)
)
⋯
(
x
(
t
)
,
y
(
t
)
)
で
の
接
ベ
ク
ト
ル
L
(
γ
)
=
∫
a
b
g
(
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
)
⋯
γ
の
計
量
に
よ
る
距
離
=
∫
a
b
⟨
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
⟩
y
2
d
t
=
∫
a
b
⟨
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
⟩
y
2
d
t
=
∫
a
b
|
|
γ
′
(
t
)
|
|
y
d
t
⋯
|
|
x
|
|
=
⟨
x
,
x
⟩
(
cos
(
θ
)
,
sin
(
θ
)
)
から
(
−
cos
(
θ
)
,
sin
(
θ
)
)
までの線分で移動(ただし
θ
∈
(
0
,
π
2
)
)
γ
3
(
t
)
=
(
(
x
1
−
x
0
)
t
+
x
0
,
(
y
1
−
y
0
)
t
+
y
0
)
=
(
(
−
cos
(
θ
)
−
cos
(
θ
)
)
t
+
cos
(
θ
)
,
(
sin
(
θ
)
−
sin
(
θ
)
)
t
+
sin
(
θ
)
)
=
(
(
1
−
2
t
)
cos
(
θ
)
,
sin
(
θ
)
)
γ
3
′
(
t
)
=
(
−
2
cos
(
θ
)
,
0
)
L
3
=
L
(
γ
3
)
=
∫
0
1
|
|
γ
3
′
(
t
)
|
|
y
(
t
)
d
t
=
∫
0
1
(
−
2
cos
(
θ
)
)
2
+
0
2
sin
(
θ
)
d
t
=
∫
0
1
2
cos
(
θ
)
sin
(
θ
)
d
t
=
∫
0
1
2
tan
(
θ
)
d
t
=
2
tan
(
θ
)
∫
0
1
d
t
=
2
tan
(
θ
)
[
t
]
0
1
=
2
tan
(
θ
)
[
1
−
0
]
=
2
tan
(
θ
)
⋅
1
=
2
tan
(
θ
)
(
cos
(
θ
)
,
sin
(
θ
)
)
から
(
−
cos
(
θ
)
,
sin
(
θ
)
)
まで,原点を中心とした半径1の円弧で移動(ただし
θ
∈
(
0
,
π
2
)
)
γ
4
(
t
)
=
(
cos
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
,
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
)
γ
4
′
(
t
)
=
(
−
(
π
−
2
θ
)
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
,
(
π
−
2
θ
)
cos
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
)
L
4
=
L
(
γ
4
)
=
∫
0
1
|
|
γ
4
′
(
t
)
|
|
y
(
t
)
d
t
=
∫
0
1
(
−
(
π
−
2
θ
)
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
)
2
+
(
(
π
−
2
θ
)
cos
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
)
2
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
d
t
=
∫
0
1
(
π
−
2
θ
)
2
(
sin
2
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
+
cos
2
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
)
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
d
t
=
∫
0
1
(
π
−
2
θ
)
2
⋅
1
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
d
t
=
∫
0
1
π
−
2
θ
sin
(
θ
+
(
π
−
2
θ
)
t
)
d
t
=
∫
0
1
α
sin
(
β
+
α
t
)
d
t
=
∫
β
α
+
β
α
sin
(
u
)
1
α
d
u
=
[
ln
|
tan
(
u
2
)
|
]
β
α
+
β
⋯
∫
1
sin
(
x
)
d
x
=
ln
|
tan
(
x
2
)
|
+
C
=
[
ln
|
tan
(
u
2
)
|
]
θ
π
−
2
θ
+
θ
=
[
ln
|
tan
(
u
2
)
|
]
θ
π
−
θ
=
ln
|
tan
(
π
−
θ
2
)
|
−
ln
|
tan
(
θ
2
)
|
=
ln
|
tan
(
π
−
θ
2
)
tan
(
θ
2
)
|
=
ln
|
cot
(
θ
2
)
tan
(
θ
2
)
|
=
ln
|
1
tan
2
(
θ
2
)
|
=
ln
|
tan
−
2
(
θ
2
)
|
=
−
2
ln
|
tan
(
θ
2
)
|
L
3
−
L
4
分
母
は
常
に
正
,
分
子
は
な
の
で
で
あ
り
,
全
体
で
は
常
に
負
と
な
る
.
よ
っ
て
,
で
は
微
分
が
常
に
負
減
少
関
数
で
あ
り
,
で
な
の
で
,
範
囲
内
で
は
常
に
正
.
L
3
−
L
4
=
{
2
tan
(
θ
)
}
−
{
−
2
ln
(
tan
(
θ
2
)
)
}
=
2
{
1
tan
(
θ
)
+
ln
(
tan
(
θ
2
)
)
}
d
d
θ
(
L
3
−
L
4
)
=
2
{
−
1
sin
2
(
θ
)
+
1
2
cos
(
θ
2
)
sin
(
θ
2
)
}
=
2
{
−
1
sin
2
(
θ
)
+
1
sin
(
θ
)
}
=
2
{
−
1
sin
2
(
θ
)
+
1
sin
(
θ
)
sin
(
θ
)
sin
(
θ
)
}
=
2
{
−
1
sin
2
(
θ
)
+
sin
(
θ
)
sin
2
(
θ
)
}
=
2
{
sin
(
θ
)
−
1
sin
2
(
θ
)
}
≤
0
⋯
分
母
は
常
に
正
,
分
子
は
θ
∈
(
0
,
π
2
)
な
の
で
(
−
1
,
0
)
で
あ
り
,
全
体
で
は
常
に
負
と
な
る
.
lim
θ
→
π
2
−
0
L
3
−
L
4
=
0
⋯
lim
θ
→
π
2
−
0
1
tan
(
θ
)
=
0
⋯
lim
θ
→
π
2
−
0
ln
(
tan
(
θ
2
)
)
=
0
よ
っ
て
L
3
−
L
4
≥
0
⋯
,
θ
∈
(
0
,
π
2
)
で
は
微
分
が
常
に
負
(
減
少
関
数
)
で
あ
り
,
θ
=
π
2
で
0
な
の
で
,
範
囲
内
で
は
常
に
正
.
まとめ
ポアンカレ計量では水平の線分より,
x
軸から離れる側となる円弧に沿った経路の方が短いことになる.
これは境界
x
軸
y
=
0
に近いほど計量中にある
1
y
2
の効果で値が大きくなり,距離としては長くなることが影響した結果.
ポアンカレ計量による距離でもY軸に沿った移動なら線分が最短になる
計量による距離
ポ
ア
ン
カ
レ
計
量
は
標
準
内
積
曲
線
に
よ
る
媒
介
表
示
始
点
終
点
で
の
接
ベ
ク
ト
ル
の
計
量
に
よ
る
距
離
g
(
x
,
y
)
(
v
,
w
)
=
⟨
v
,
w
⟩
y
2
⋯
ポ
ア
ン
カ
レ
計
量
,
⟨
x
,
y
⟩
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
は
標
準
内
積
γ
(
t
)
=
(
x
(
t
)
,
y
(
t
)
)
⋯
曲
線
γ
,
t
に
よ
る
媒
介
表
示
,
始
点
γ
(
a
)
,
終
点
γ
(
b
)
γ
′
(
t
)
=
(
x
′
(
t
)
,
y
′
(
t
)
)
⋯
(
x
(
t
)
,
y
(
t
)
)
で
の
接
ベ
ク
ト
ル
L
(
γ
)
=
∫
a
b
g
(
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
)
⋯
γ
の
計
量
に
よ
る
距
離
=
∫
a
b
⟨
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
⟩
y
2
d
t
=
∫
a
b
⟨
γ
′
(
t
)
,
γ
′
(
t
)
⟩
y
2
d
t
=
∫
a
b
|
|
γ
′
(
t
)
|
|
y
d
t
⋯
|
|
x
|
|
=
⟨
x
,
x
⟩
(
0
,
y
0
)
から
(
0
,
y
1
)
までの線分
γ
1
γ
1
(
t
)
=
(
0
,
(
y
1
−
y
0
)
t
+
y
0
)
⋯
t
∈
[
0
,
1
]
γ
1
′
(
t
)
=
(
0
,
y
1
−
y
0
)
L
1
=
L
(
γ
1
)
=
∫
0
1
|
|
γ
1
′
(
t
)
|
|
y
(
t
)
d
t
=
∫
0
1
0
2
+
(
y
1
−
y
0
)
2
(
y
1
−
y
0
)
t
+
y
0
d
t
=
∫
0
1
y
1
−
y
0
(
y
1
−
y
0
)
t
+
y
0
d
t
=
∫
y
0
y
1
y
1
−
y
0
u
1
y
1
−
y
0
d
u
=
∫
y
0
y
1
1
u
d
u
=
[
log
(
u
)
]
y
0
y
1
=
log
(
y
1
)
−
log
(
y
0
)
=
log
(
y
1
y
0
)
(
0
,
y
0
)
から
(
0
,
y
1
)
までの任意の曲線
γ
2
を
取
り
除
く
の
で
等
し
い
か
小
さ
く
な
る
軸
方
向
で
は
線
分
が
一
番
短
い
γ
2
(
t
)
=
(
x
(
t
)
,
y
(
t
)
)
⋯
t
∈
[
0
,
1
]
γ
2
′
(
t
)
=
(
x
′
(
t
)
,
y
′
(
t
)
)
L
2
=
L
(
γ
2
)
=
∫
0
1
|
|
γ
2
′
(
t
)
|
|
y
(
t
)
d
t
=
∫
0
1
x
′
(
t
)
2
+
y
′
(
t
)
2
y
(
t
)
d
t
≥
∫
0
1
y
′
(
t
)
2
y
(
t
)
d
t
⋯
x
′
(
t
)
2
(
≥
0
)
を
取
り
除
く
の
で
等
し
い
か
小
さ
く
な
る
=
∫
0
1
|
y
′
(
t
)
|
y
(
t
)
d
t
=
[
log
(
y
(
t
)
)
]
0
1
=
log
(
y
(
1
)
)
−
log
(
y
(
0
)
)
=
log
(
y
1
)
−
log
(
y
0
)
=
log
(
y
1
y
0
)
=
L
1
L
2
≥
L
1
⋯
y
軸
方
向
で
は
線
分
が
一
番
短
い
独立なガウス分布に従う誤差を含む回帰モデルがn個の同時確率を考える
独立なガウス分布
N
(
μ
i
,
σ
i
2
)
に従う誤差
ϵ
i
を含む回帰モデル
y
i
=
β
x
i
+
α
+
ϵ
i
が
n
個の同時確率を考える
準備
の
式
展
開
の
式
展
開
x
¯
=
1
n
∑
i
=
1
n
x
i
y
¯
=
1
n
∑
i
=
1
n
y
i
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
(
y
i
−
y
¯
)
=
∑
i
=
1
n
(
x
i
y
i
−
x
i
y
¯
−
x
¯
y
i
+
x
¯
y
¯
)
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
y
¯
∑
i
=
1
n
x
i
−
x
¯
∑
i
=
1
n
y
i
+
x
¯
y
¯
∑
i
=
1
n
1
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
y
¯
n
x
¯
−
x
¯
n
y
¯
+
x
¯
y
¯
n
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
2
n
x
¯
y
¯
+
n
x
¯
y
¯
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
⋯
S
x
y
の
式
展
開
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
2
=
∑
i
=
1
n
(
x
i
2
−
2
x
i
x
¯
+
x
¯
2
)
=
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
2
x
¯
∑
i
=
1
n
x
i
+
x
¯
2
∑
i
=
1
n
1
=
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
2
x
¯
n
x
¯
+
x
¯
2
n
=
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
2
n
x
¯
2
+
n
x
¯
2
=
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
n
x
¯
2
⋯
S
x
x
の
式
展
開
同時確率を考える
p
(
ϵ
1
,
ϵ
2
,
⋯
,
ϵ
n
)
=
1
2
π
σ
1
2
e
−
(
ϵ
1
−
μ
1
)
2
2
σ
1
2
×
1
2
π
σ
2
2
e
−
(
ϵ
2
−
μ
2
)
2
2
σ
2
2
×
⋯
×
1
2
π
σ
n
2
e
−
(
ϵ
n
−
μ
n
)
2
2
σ
n
2
=
(
∏
i
=
1
n
1
2
π
σ
i
2
)
(
∏
i
=
1
n
e
−
(
ϵ
i
−
μ
i
)
2
2
σ
i
2
)
=
(
∏
i
=
1
n
(
2
π
σ
i
2
)
−
1
2
)
(
∏
i
=
1
n
e
−
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
2
σ
i
2
)
⋯
y
i
=
β
x
i
+
α
+
ϵ
i
,
ϵ
i
=
y
i
−
β
x
i
−
α
負の対数によって情報量を求める
−
ln
(
p
)
=
−
ln
(
(
∏
i
=
1
n
(
2
π
σ
i
2
)
−
1
2
)
(
∏
i
=
1
n
e
−
1
2
σ
i
2
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
)
)
=
−
ln
(
∏
i
=
1
n
(
2
π
σ
i
2
)
−
1
2
)
−
ln
(
∏
i
=
1
n
e
−
1
2
σ
i
2
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
)
=
−
∑
i
=
1
n
ln
(
(
2
π
σ
i
2
)
−
1
2
)
−
∑
i
=
1
n
ln
(
e
−
1
2
σ
i
2
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
)
=
−
∑
i
=
1
n
{
−
1
2
ln
(
2
π
σ
i
2
)
}
−
∑
i
=
1
n
(
−
1
2
σ
i
2
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
)
=
∑
i
=
1
n
{
1
2
ln
(
2
π
σ
i
2
)
}
+
∑
i
=
1
n
1
2
σ
i
2
(
y
i
−
β
x
i
−
α
−
μ
i
)
2
=
∑
i
=
1
n
{
1
2
ln
(
2
π
σ
i
2
)
}
+
∑
i
=
1
n
1
2
σ
i
2
(
y
i
2
+
β
2
x
i
2
+
α
2
+
μ
i
2
−
2
β
x
i
y
i
−
2
α
y
i
−
2
y
i
μ
i
+
2
α
β
x
i
+
2
β
x
i
μ
i
+
2
α
μ
i
)
回帰モデルの係数で微分する
β
について.
∂
∂
β
(
−
ln
(
p
)
)
=
0
+
∑
i
=
1
n
1
2
σ
i
2
(
0
+
2
β
x
i
2
+
0
+
0
−
2
x
i
y
i
−
0
−
0
+
2
α
x
i
+
2
x
i
μ
i
+
0
)
=
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
(
β
x
i
2
−
x
i
y
i
+
α
x
i
+
x
i
μ
i
)
=
β
∑
i
=
1
n
x
i
2
σ
i
2
−
∑
i
=
1
n
x
i
(
y
i
−
α
−
μ
i
)
σ
i
2
α
について.
∂
∂
α
(
−
ln
(
p
)
)
=
0
+
∑
i
=
1
n
1
2
σ
i
2
(
0
+
0
+
2
α
+
0
−
0
−
2
y
i
−
0
+
2
β
x
i
+
0
+
2
μ
i
)
=
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
(
α
−
y
i
+
β
x
i
+
μ
i
)
=
α
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
−
∑
i
=
1
n
y
i
−
β
x
i
−
μ
i
σ
i
2
微分が0となる
α
^
,
β
^
,つまり極値となるパラメータを求める
β
^
について.
0
=
∂
∂
β
(
−
ln
(
p
)
)
=
β
^
∑
i
=
1
n
x
i
2
σ
i
2
−
∑
i
=
1
n
x
i
(
y
i
−
α
^
−
μ
i
)
σ
i
2
β
^
∑
i
=
1
n
x
i
2
σ
i
2
=
∑
i
=
1
n
x
i
(
y
i
−
α
^
−
μ
i
)
σ
i
2
β
^
=
∑
i
=
1
n
x
i
(
y
i
−
α
^
−
μ
i
)
σ
i
2
∑
i
=
1
n
x
i
2
σ
i
2
α
^
について.
0
=
∂
∂
α
(
−
ln
(
p
)
)
=
α
^
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
−
∑
i
=
1
n
y
i
−
β
^
x
i
−
μ
i
σ
i
2
α
^
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
=
∑
i
=
1
n
y
i
−
β
^
x
i
−
μ
i
σ
i
2
α
^
=
∑
i
=
1
n
y
i
−
β
^
x
i
−
μ
i
σ
i
2
∑
i
=
1
n
1
σ
i
2
誤差の発生が全て同一モデル
ϵ
i
∼
N
(
0
,
σ
2
)
から発生しているとする
α
^
について.
α
^
=
1
σ
2
∑
i
=
1
n
(
y
i
−
β
^
x
i
−
0
)
n
σ
2
⋯
ϵ
i
∼
N
(
0
,
σ
2
)
=
1
n
∑
i
=
1
n
(
y
i
−
β
^
x
i
)
=
∑
i
=
1
n
y
i
n
−
β
^
∑
i
=
1
n
x
i
n
=
y
¯
−
β
^
x
¯
β
^
について.
で
の
結
果
を
代
入
す
る
準
備
よ
り
β
^
=
1
σ
2
∑
i
=
1
n
x
i
(
y
i
−
α
^
−
0
)
1
σ
2
∑
i
=
1
n
x
i
2
⋯
ϵ
i
∼
N
(
0
,
σ
2
)
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
α
^
∑
i
=
1
n
x
i
∑
i
=
1
n
x
i
2
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
α
^
n
x
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
(
y
¯
−
β
^
x
¯
)
n
x
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
⋯
α
^
=
y
¯
−
β
^
x
¯
,
α
^
で
の
結
果
を
代
入
す
る
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
+
β
^
n
x
¯
2
∑
i
=
1
n
x
i
2
β
^
−
β
^
n
x
¯
2
∑
i
=
1
n
x
i
2
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
β
^
(
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
n
x
¯
2
∑
i
=
1
n
x
i
2
)
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
β
^
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
n
x
¯
2
=
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
(
y
i
−
y
¯
)
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
2
⋯
準
備
よ
り
まとめ
{
β
^
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
−
n
x
¯
y
¯
∑
i
=
1
n
x
i
2
−
n
x
¯
2
=
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
(
y
i
−
y
¯
)
∑
i
=
1
n
(
x
i
−
x
¯
)
2
α
^
=
y
¯
−
β
^
x
¯
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