■ウォリスの公式とオイラー積(その21)

【1】正規化された多重三角関数

 じつは多重化三角関数Sr(x)はほんの序章であって,正規化された多重三角関数Sr(x;(ω1,ω2,・・・,ωr))の話しに繋がっていき,さらに新型保型形式論へと発展しています.

  S2(1/2;(1,1))=2^(1/2) ←→ I=∫(0,π/2)log(sinx)dx=-π/2log2

  ζ(3)=16π^2/3log(2^(-1/8)/S3(3/2;(1,1,1)))

  S3(1/2)=S3(3/2;(1,1,1))^14/32^(5/6)

  ζ(3)=16π^2/3log(2^(3/8)/S3(1/2))

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[補]ゼータとポリログ関数

  ζ(3)=2π^2/7log2+16/7∫(0,π/2)xlog(sinx)dx

の∫(0,π/2)xlog(sinx)dxはログサイン積分とも呼ぶべきものですが,ここでゼータ関数に関係するポリログ関数(polylogarithm)を導入することにしましょう.

 ポリログ関数は

  ジログ関数(アーベル・ロジャース・スペンス関数):

  L2(x)=Σx^n/n^2=-∫(0,x)log(1-t)/tdt

  Ln+1(x)=∫(0,x)Ln(t)/tdt

のように積分で定義される関数(積分関数)ですが,

  トリログ関数:L3(x)=Σx^3/n^3,

  テトラログ関数:L4(x)=Σx^4/n^4,

  ペンタログ関数:L5(x)=Σx^5/n^5,

  ・・・・・・・

などを総称してポリログ関数と呼びます.

 特に

  Ln(1)=(-1)^(n-1)/(n-1)!∫(0,1){log(t)}^(n-1)/(1-t)dt

   =ζ(n)

より,Ln(1)はゼータ関数の特殊値となります.

 ポリログ関数の公式を用いると,オイラーの等式

  ζ(3)=2π^2/7log2+16/7∫(0,π/2)xlog(sinx)dx

に相同な等式

  L3(1)=ζ(3)=5/4L3(φ^(-2))+2π^2/15logφ-2/3(logφ)^3

         φ=(1+√5)/2

を得ることができます.

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[補]その他の多重化関数

 多重ゼータ関数,多重ガンマ関数,多重ポリログ関数などについてはよく知らないのですが,いずれも多変数化したものを指すようです.

 したがって,多重ガンマ関数とポリガンマ関数はまったく別物です.ガンマ関数の対数微分であるジガンマ関数φ(x)は

  φ(x)=d/dx{logΓ(x)}=Γ'(x)/Γ(x)

で定義されます.また,その逐次導関数φ’(x),φ”(x),・・・,φ(k)(x),すなわち,トリガンマ関数,テトラガンマ関数,ペンタガンマ関数などを総称してポリガンマ関数と呼びます.

 なお,ガンマ関数にも多重サイン関数のような無限積表示

  Γ(x)=∫(0,∞)t^(x-1)exp(−t)dt

      =1/xΠ(1+1/n)^x(1+x/n)^(-1)

が知られています.

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