■スターリングの公式の同値な言い換え(その6)

[Q]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))・・・=?

[A]sinπx/πx=Π(1,∞)(1−x^2/n^2)を用います.

πx/sinπx=Π(1,∞)(n^2/(n^2−x^2))

πx/sinπx=1/(1−x^2)Π(2,∞)(n^2/(n^2−x^2))

Π(2,∞)(n^2/(n^2−x^2))=πx(1−x^2)/sinπx

 ここで,x→1としてときの極限を考えてみます.ロピタルの定理より

N=Π(2,∞)n^2/(n^2-1)=lim(x→1) πx(1-x^2)/sinπx → 2 となります.

  Q=N/P

  P=π^2/6より,Q=12/π^2=1.21788・・・

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[Q]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=Πp^4/(p^4−1)=ζ(4)=π^4/90

であるが,

  Q=Πq^4/(q^4−1)=?

[A]sinπx/πx=Π(1,∞)(1−x^2/n^2)

   sinhπx/πx=Π(1,∞)(1+x^2/n^2)

sinπxsinhπx/(πx)^2=Π(1,∞)(1−x^4/n^4)を用います.

Π(1,∞)(n^4/(n^4−x^4))=(πx)^2/sinπxsinhπx

1/(1−x^4)Π(2,∞)(n^4/(n^4−x^4))=(πx)^2/sinπxsinhπx

Π(2,∞)(n^4/(n^4−x^4))=(πx)^2(1−x^4)/sinπxsinhπx

 ここで,x→1としてときの極限を考えてみます.ロピタルの定理より

N=Π(2,∞)n^4/(n^4-1)=lim(x→1) (πx)^2(1-x^4)/sinπxsinhπx → 4π/sinh(π)=8π/(expπ−exp(−π)) となります.

  Q=N/P

  P=π^4/90より,Q=720/π^3(expπ−exp(−π))=1.0084・・・

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