昨日書いたこれですが、少々まぬけなこと言ってました。
F′=−μm(r0+Δx)2=r02(r0+Δx)2F=11+2Δxr0+Δx2r02F と書きましたが(実際は誤植があったので修正してます)、ここで Δx≪r0 としましたが、別にこれを仮定しなくても、 F′=r02(r0+Δx)2F=1(1+Δxr0)2F ですから、 r0 が中心からの距離で常に r0>0 であることと、 Δx が今は中心から離れる方向にあることから Δx>0 なので、 Δxr0>0 よって、 1(1+Δxr0)2<1 となるので、結局 F>F′ となるわけですね。
まぁ、実のところ、 r0 にくらべて Δx が充分に小さければ、結局は F≃F′ となります。これは地上付近では多少高度を上げても重力が F=mg ( g は重力加速度) で表わされる理由ですが、この範囲内においては場所によらず等価原理が成立することになりますね。
1(1+Δxr0)2 が極値を取るのは、 Δx を x と置きなおして x について微分して、 ddx(1+xr0)−2=−2r0(1+xr0)−3 で、これを0とおくと、 x=−r0 となります。つまり重力の中心に近付くにつれて F と F′ の差が大きくなるわけです。
実際は、相対論的効果で時空がゆがんでくるので、重力中心付近での挙動はこの通りにはるとは限らないと思いますが。。