■スターリングの公式の同値な言い換え(その5)
【1】ウォリスの公式
ウォリスの公式は
π/2=(2・2/1・3)(4・4)/(3・5)(6・6)/(5・7)・・・(2n・2n)/((2n−1)・(2n+1))・・・
と記すとわかりやすい.この公式の不思議なところは有理数の無限積→πになっている点である.
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それでは,
[Q]全素数にわたる積
(2・2/1・3)(3・3/2・4)(5・5/4・6)・・・(p・p/(p−1)・(p+1))・・・
を求めよ.
[A]当該の式
(2・2/1・3)(3・3/2・4)(5・5/4・6)・・・(p・p/(p−1)・(p+1))・・・
は
Πp^2/(p^2−1)=Π1/(1−1/p^2)
と書いたほうがわかりやすいかもしれない.これはオイラー積であって,
ζ(2)=1/1^2 +1/2^2 +1/3^s +1/4^2 +・・・=π^2/6
に等しい.
よって,
π^2/6=(2・2/1・3)(3・3/2・4)(5・5/4・6)・・・(p・p/(p−1)・(p+1))・・・
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[1]pを素数,qを2以上の非素数,rを2以上の自然数とする.このとき,全素数にわたる積
P=(2・2/1・3)(3・3/2・4)(5・5/4・6)・・・(p・p/(p−1)・(p+1))・・・=π^2/6
であったが,
Q=(4・4/3・5)(6・6/5・7)(8・8/7・9)・・・(q・q/(q−1)・(q+1))・・・=?
まず,Q>1は自然に浮かぶところであるが,n≧2として
P・Q=Πn^2/(n^2−1)=Πn/(n−1)・n/(n+1)
=2/1・2/3・3/2・3/4・・・n/(n−1)・n/(n+1)
はうまくキャンセルアウトして
P・Q=2/1・n/(n+1)→2
P=π^2/6より,Q=12/π^2
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