■ある無限級数(その3)

[Q]Σ1/2^n=1/2+1/4+1/8+・・・=?

[A]1

[Q]Σn/2^n=1/2+2/4+3/8+・・・=?

[A]2

[Q]Σn^2/2^n=1^2/2+2^2/4+3^2/8+・・・=?

[A]6

[Q]Σn^3/2^n=1/2+8/4+27/8+・・・=?

[A]26

[Q]Σn^4/2^n=1^4/2+2^4/4+3^4/8+・・・=?

[A]150

 それでは

[Q]Σ1/n2^n=1/2+1/2・4+1/3・8+・・・=?

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  S=Σ1/n・2^n=1/1・2+1/2・4+1/3・8+・・・+1/n2^n

  1/2・S=          1/1・4+1/2・8+1/3・8+・・・+1/n・2^n+1

辺々差し引くと

  1/2・S=1/2+(1/2−1/1)/4+(1/3−1/2)/8+・・・+(1/n−1/(n−1))/2^n−1/n2^n-1

しかし,この先が続かない.

 交代調和級数

  1−1/2+1/3−1/4+・・・+(−1)^n+11/n+・・・=log2

はよく知られている.

 それに対して,オイラーが導いた級数

Σ1/k2^k=1/1・2+1/2・4+1/3・8+1/4・16+・・・

=log2

はあまり知られていないと思う.

 「岩波数学公式」の調べてみたところ,

Σ1/k2^k=log2

は掲っていなかったが

Σ1/k^22^k=π^2/12−1/2・(log2)^2

が掲っていた.

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