■オイラー・マクローリンの和公式とトッド作用素(その12)
f(x)=x^mlogx,a=1,b=nとおき,
Td(∂/∂h)∫(a-h1,b+h2)f(x)dx|h=0=狽(k)
の左辺を計算し直すことにする.
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∫(a-h1,b+h2)f(x)dx
=[x^m+1logx/(m+1)](a-h1,b+h2)−∫(a-h1,b+h2)x^mdx
[(x^m+1logx)/(m+1)](a-h1,n+h2)
=((n+h2)^m+1log(n+h2)−(1−h1)^m+1log(1−h1)))/(m+1)
Td(∂/∂h)∫(a-h1,b+h2)f(x)dx|h=0=狽(k)
の左辺を計算してみる.
Td(∂/∂h)∫(a-h1,n+h2)x^mlogxdx|h=0
=1/(m+1){Td(∂/∂h)(n+h2)^m+1log(n+h2)|h=0−Td(∂/∂h)(1−h1)^m+1log(−h1)|h=0−Td(∂/∂h){(n+h2)^m+1)−(1−h1)^m+1}|h=0
二項定理は
(u+v)^n=ΣnCru^n-rv^r
であるが,ここで,第1項,第2項にライプニッツの公式
(uv)^(n)=ΣnCr(u)^(n-r)(v)^(r)
を適用する.
[1]第1項
Td(∂/∂h)(n+h2)^m+1log(n+h2)|h2=0
=ΣBj/j!(∂/∂h2)^j(n+h2)^m+1log(n+h2)|h2=0
{(n+h2)^m+1log(n+h2)}^(j)
=ΣjCk((n+h2)^m+1)^(j-k)(log(n+h2))^(k)
k=0のとき
(∂/∂h2)^j((n+h2)^m+1)^(j)log(n+h2)|h2=0
=(m+1)!/(m+1−j)!n^m+1-jlogn
k≠0のとき
(∂/∂h2)^j((n+h2)^m+1)^(j-k)(log(n+h2))^(k)|h2=0
=(m+1)!/(m+1−j+k)!n^m+1-j+k・(−1)^k-1(k−1)!n^ーk
=(−1)^k-1(k−1)!(m+1)!/(m+1−j+k)!n^m+1-j
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[2]第2項
Td(∂/∂h)(1−h1)^m+1log(1−h1)|h1=0
=ΣBj/j!(∂/∂h1)^j(1−h1)^m+1log(1−h1)|h1=0
{(1−h1)^m+1log(1−h1)}^(j)
=ΣjCk((1−h1)^m+1)^(j-k)(log(1−h1))^(k)
k=0のとき
(∂/∂h1)^j((1−h1)^m+1)^(j)log(1−h1)|h1=0=0
k≠0のとき
(∂/∂h2)^j((1−h1)^m+1)^(j-k)(log(1−h1))^(k)|h1=0
=(−1)^j(m+1)!/(m+1−j+k)!・(−1)(k−1)! =(−1)^j+1(k−1)!(m+1)!/(m+1−j+k)!
第3項については次回の宿題としたい.
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