■ある無限級数(その47)

 ラマヌジャンの好きだった等式に

[1]Σn/(exp(2πn)−1)=1/24−1/8π

[2]Σn^5/(exp(2πn)−1)=1/504

[3]Σn^13/(exp(2πn)−1)=1/24

などがあります.

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 これらはアイゼンシュタイン級数から導くことができます.たとえば,

[2]Σn^5/(exp(2πn)−1)=1/504

  E6(z)=1/504+Σσ5(n)exp(2πniz)

  E6(−1/z)=z^6E6(z)   (保型性)

においてz=iとおくと

  E6(i)=i^6E6(i)→E6(i)=−E6(i)→E6(i)=0

  E6(i)=1/504+Σσ5(n)exp(−2πn)=0

  Σσ5(n)exp(−2πn)=1/504

=Σn^5/(exp(2πn)−1)

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 一般に

  Ek(z)=ζ(1−k)/2+Σσk-1(n)exp(2πniz)

より

  k=6,10,14,・・・2  (mod4)

に対して,z=iとおくことによって

  Σn^k-1/(exp(2πn)−1)=−ζ(1−k)/2=Bk/2k

が得られる.

[1]k=6→Σn^5/(exp(2πn)−1)=1/504

[2]k=10→Σn^9/(exp(2πn)−1)=1/264

[3]k=14→Σn^13/(exp(2πn)−1)=1/24

[4]k=18→Σn^17/(exp(2πn)−1)=43867/28728

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