■オイラー・マクローリンの和公式とトッド作用素(その2)

 シリーズ「素数がもたらしたもの」では,オイラー・マクローリンの和公式を用いて,Σ(1,∞)k^mlogkから発散するnのべき乗項を引いた残りを定数と考えて計算した.

 偶数次元では

  −ζ’(−s)

奇数次元では

  定数−ζ’(−s)

の形となった.

 この定数について,大阪の花本先生より興味深い結果を教えていただい.

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【1】グレイシャー(Glaisher)の定数の一般化について

 Σ(1,∞)k^mlogkから発散するnのべき乗項を引いた残りを定数と考えて,一般化Glaysher数をAm,ベルヌーイ数をBn,調和関数Hn=1+1/2+1/3+・・・+1/nとすれば,

  Am=B(m+1)Hm/(m+1)-ζ’(-m)

が成り立つというものです.

 たとえば,

[1]m=1のとき

  Σklogk〜(n^2/2+n/2+1/12)・logn-n^2/4+C

  C=1/4-1/720+1/5040-1/10080+・・・

となりましたが,

  B2=1/6,H1=1,m+1=2

ですから,

  C=1/12−ζ’(−1)=A1

[2]m=3のとき

  Σk^3logk〜(n^4/4+n^3/2+n^2/4-1/120)・logn-n^4/16+n^2/12+C

  C=1/16-1/12+1/120-1/5040+1/33600-・・・

となりましたが,

  B4=−1/30,H3=1+1/2+1/3=11/6,m+1=4

定数Cは

  C=−11/720−ζ’(−3)=A3

[3]m=2nのとき

 ベルヌーイ数の奇数項は第一項以外は0ですから,

  Am=−ζ’(−m)

で与えられるというものです.

(文献)Polygamma Functions of negative order

Victor S.Adamchic 1998

JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND APPLIED MATHEMATICS

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