■中央二項係数の逆数和(その1)

 ゼータ関数の値と中央二項係数(2n,n)の逆数和が関係していることはよく知られている.

[1]1/2・Σ2^n/(2n+1)(2n,n)=Σ(−1)^n/(2n+1)=π/4

[2]Σ3/n^2(2n,n)=Σ1/n^2=π^2/6=ζ(2)

[3]5/2・Σ(−1)^(n-1)/n^3(2n,n)=Σ1/n^3=ζ(3)

[4]36/17・Σ1/n^4(2n,n)=Σ1/n^4=π^4/90=ζ(4)

[5]8/2・ΣΣ(1/k^2−4/5n^2)(−1)^n/n^3(2n,n)=Σ1/n^5=ζ(5)

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 これらの積分表示は以下のようになる.

[1]1/2・∫(0,1)dx/{1−2x(1−x)}

=1/2・∫(0,1/2)dt/{t^2+1/4}

=1/2・∫(0,1)dx/(1+x^2)=π/4

[2]1/2・Σ∫(0,1)x^(n-1)(1−x)^(n-1)dx/n

=1/2・Σ∫(0,1/2)x(1−x)^(n-1)dx/n

=−1/2・∫(0,1)log(1−x(1−x))dx/x(1−x)=π^2/6

[参]橋本喜一朗「探検!数の密林・数論の迷宮」日本評論社

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