>温度が上昇すると→空気の熱振動が烈しくなるので
ここまでは正しいが
>→空気の密度が薄くなる
ここで間違い。あらゆる方向に激しくなるので、結果的に密度は変わらない!

がんがれ!473
高校物理で深く考えるとはまるぞ!
(書いてある教科書・参考書がない)
自分なりに公式を理解しような!