■ウォリスの公式とオイラー積(その3)

 pを素数,qを2以上の非素数,rを2以上の自然数とする.このとき,全素数にわたる積

  P=Πp^4/(p^4−1)=ζ(4)=π^4/90

であるが,

  Q=Πq^4/(q^4−1)=?

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 まず,Q>1は自然に浮かぶところであるが,

  P・Q=Πn^4/(n^4−1),n≧2

 一方,ウォリスの公式を2乗すると

  (2・2/1・3)^2(4・4/3・5)^2(6・6/5・7)^2・・・(2n・2n/(2n−1)・(2n+1))^2・・・=(π/2)^2

=Πn^4/(n^2−1/4)^2,n≧1

=(4/3)^2Πn^4/(n^2−1/4)^2,n≧2

したがって,

  Πn^4/(n^2−1/4)^2=(π/2)^2(3/4)^2

 また,n≧2のとき

  (n^4−1)−(n^2−1/4)^2=n^2/2−17/16>0

より

  P・Q=Πn^4/(n^4−1)<Πn^4/(n^2−1/4)^2=(π/2)^2(3/4)^2

より,

  Q<(π/2)^2(3/4)^2/P=810/64π^2

となって,上界

  1<Πq^4/(q^4−1)<810/64π^2

が得られる.

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