■πの級数公式(その35)

[2]パーシバル,ベラード(1997年)

  π=1/2^6Σ(−1)^n/2^10n(2^5/(4n+1)−1/(4n+3)+2^8/(10n+1)−2^6/(10n+3)−2^2/(10n+5)−2^2/(10n+7)+1/(10n+9))

の前に

[3]π^2=9/8Σ1/64^n(16/(6n+1)+8/(6n+2)−2/(6n+4)−1/(6n+5))

の導出を試みたい.定積分がπ^2になる原始関数は何だろうか?

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 0<t<1のとき,

  1/(1−t^12)=Σt^12n=1+t^12+t^24+・・・

  t^k-1/(1−t^12)=t^k-1Σt^12n=t^k-1(1+t^12+t^24+・・・)

 また, 上式を0から1/√2まで積分する

  Ik=∫(0,1/√2)t^k-1/(1−t^12)dt

=∫(0,1/√2)Σt^k+12n-1dt

=Σ∫(0,1/√2)t^k+12n-1dt

=Σt^k+12n/(k+12n)

=1/2^k/2Σ(1/64^n・1/(12n+k))

  S(a,b)=Σ(1/64^n・1/(an+b))

とおくと,この公式は

 Σ1/64^n{16/(6n+1)+8/(6n+2)−2/(6n+4)−1/(6n+5)}

=32S(12,2)+16S(12,4)−4S(12,8)−2S(12,10)

=∫(0,1/√2)(64t+64t^3−64t^7−64t^9)/(1−t^12)dt

=64∫(0,1/√2)(t+t^3−t^7−t^9)/(1−t^12)dt

=64∫(0,1/√2)(t+t^3)/(1+t^6)dt

の定数倍である.

 この不定積分は公式集を参照することにしたのであるが,結構面倒な形になる.次回の宿題としたい.

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