■ゼータの香りの漂う公式の背後にある構造(その72,杉岡幹生)

 (その71)で「分身の分割は可能か?」と問いましたが、「分身の分割は可能!」とわかりました。粗いですが、まず結果をお伝えします。

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 得たのはζ(2)とL(1)の特殊なケースのみですが、おそらくゼータ関数は、次のようになっています。

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ゼータは、分割できる。

その分身たちも、分割できる。

その分身の分身たちも分割できる。

その分身の分身の分身たちも分割できる。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(無限につづく、フラクタル構造?)

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  おそらくこのようになっています。とりえず、明示的な特殊値をもつケース(例えば、ζ(2n)やL(2n-1)他)に限定して考えています。n:1以上の整数。

 以下にZ(2)つまりζ(2)の2分割の2分割例と、L(1)の2分割の2分割例を示します。◆が求めた”分身の分割例”です。

 ζ(2)2分割は(その15)で、L(1)2分割は(その14)で見たものですが、下方にも[付録1]、[付録2]として掲げたのでご覧ください。

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■<Z(2)の2分割(A1,A2)の分身たちA1(b1),A1(b2),A2(b1),A2(b2)>

 A1= 1 + 1/7^2 +1/9^2 +1/15^2 + 1/17^2 +1/23^2 +1/25^2 +1/31^2 +1/33^2 + 1/39^2 +1/41^2 +1/47^2 +・・・・=(π/8)^2/{cos(3π/8)}^2

 A2= 1/3^2 +1/5^2 +1/11^2 + 1/13^2 +1/19^2 +1/21^2 +1/27^2 +1/29^2 + 1/35^2 +1/37^2 +1/43^2 +1/45^2 +・・・・=(π/16)^2/{cos(5π/16)}^2

  上記Z(2)2分割のA1, A2の2分割の分身たちは次となる。b1,b2のbは、分身のbunsinの”b”とでも思ってください。

 [A1の2分割の分身たち]

  ◆A1(b1)=1/7^2 +1/9^2 +1/23^2 + 1/25^2 +1/39^2 +1/41^2 +・・=(π/16)^2/{sin(7π/16)}^2

  ◆A1(b2)=1 +1/15^2 +1/17^2 + 1/31^2 +1/33^2 +1/47^2 + ・・ =(π/16)^2/{sin(π/16)}^2

 

    A1(b1) +A1(b2)=(π/16)^2(1/{sin(7π/16)}^2 +1/{sin(π/16)}^2)=(π/8)^2/{cos(3π/8)}^2=A1 となります。

 

 [A2の2分割の分身たち]

  ◆A2(b1)=1/5^2 +1/11^2 +1/21^2 + 1/27^2 +1/37^2 +1/43^2 +・・=(π/16)^2/{sin(5π/16)}^2

  ◆A2(b2)=1/3^2 + 1/13^2 +1/19^2 + 1/29^2 +1/35^2 +1/45^2 + ・・ =(π/16)^2/{sin(3π/16)}^2

    A1(b1) +A1(b2)=(π/16)^2(1/{sin(5π/16)}^2 +1/{sin(3π/16)}^2)=(π/8)^2/{cos(π/8)}^2=A2 となります。

■<L(1)の2分割(A1,A2)の分身たちA1(b1),A1(b2),A2(b1),A2(b2)>

 A1=1 -1/7 +1/9 -1/15 + 1/17 -1/23 + 1/25 -1/31 + 1/33 -1/39 + 1/41 -1/47 +・・ =(π/8)tan(3π/8)

 A2=1/3 -1/5 +1/11 -1/13 +1/19 -1/21 +1/27 -1/29 +1/35 -1/37 +1/43 -1/45 +・・=(π/8)tan(π/8)

  上記L(1)2分割のA1, A2の2分割の分身たちは次となる。

 [A1の2分割の分身たち]

  ◆A1(b1)=1/7 -1/9 + 1/23 -1/25 + 1/39 -1/41 + ・・=(π/16)tan(π/16)

  ◆A1(b2)=1 -1/15 +1/17 -1/31 + 1/33 -1/47 + ・・ =(π/16)tan(7π/16)

 

    A1(b2) -A1(b1)=(π/16){tan(7π/16) -tan(π/16)}=(π/8)tan(3π/8)=A1 となります。

 

 [A2の2分割の分身たち]

  ◆A2(b1)=1/5 -1/11 + 1/21 -1/27 + 1/37 -1/43 + ・・=(π/16)tan(3π/16)

  ◆A2(b2)=1/3 -1/13 + 1/19 -1/29 + 1/35 -1/45 + ・・=(π/16)tan(5π/16)

   A2(b2) -A2(b1)=(π/16){tan(5π/16) -tan(3π/16)}=(π/8)tan(π/8)=A2 となります。

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  このように”分身の分割は可能”であり、冒頭に記したように、それは無限にできていくのだと推測されます。

 そして、いま気づいたのですが、ζ(2)2分割の分身の2分割は、じつはζ(2)の4分割の分身たちと同じでした!!

 さらに、L(1)2分割の分身の2分割も、L(1)の4分割の分身たちと同じです!!

 一番下の[付録3]を見てください。とくにZ(2)つまりζ(2)については、右辺値の特殊値の表現が異なっているので余計に気づきにくい。しかし全く同じです。

 自分ですでにその答えを出していたにもかかわらず、「分身の分割ができる」と気づかなかった。”ゼータの”分割という意識が強かったので、気づかなかったのだと思います。

 それにしてもゼータの構造は深いものです。

 ゼータ⇒分身⇒その分身の分身⇒その分身の分身の分身・・というような感じで、フラクタル的な無限階層になっているのではないでしょうか。 以上。(杉岡幹生)

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[付録1]

 Z(2)=1 +1/3^2 +1/5^2 +1/7^2 +1/9^2 +1/11^2 +・・

   =1 +1/2^2 +1/3^2 +1/4^2 + 1/5^2 +1/6^2 +1/7^2・・ - (1/2^2 +1/4^2 +1/6^2 + ・・)

   =ζ(2) - 1/2^2ζ(2)

   =(3/4)ζ(2)

   =π^2/8

■Z(2)2分割

 A1= 1 + 1/7^2 +1/9^2 +1/15^2 + 1/17^2 +1/23^2 +・・=(π/8)^2/{cos(3π/8)}^2

 A2=1/3^2 +1/5^2 +1/11^2 +1/13^2 + 1/19^2 +1/21^2 +・・=(π/8)^2/{cos(π/8)}^2

   A1 +A2=Z(2)=π^2/8 となります。 1/{cos()}^2の部分を計算した結果は、次の通り。 1/{cos(3π/8)}^2= 4 +2√2 、1/{cos(π/8)}^2 = 4 -2√2

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[付録2]

■L(1)2分割

 A1= 1 -1/7 +1/9 -1/15 + 1/17 -1/23 +・・ =(π/8)tan(3π/8)

 A2=1/3 -1/5 +1/11 -1/13 + 1/19 -1/21 +・・=(π/8)tan(π/8)

    A1 -A2=π/4=L(1) となります。 tan()を計算した結果は、次の通り。tan(3π/8)=1 +√2、tan(π/8)= -1 +√2

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[付録3](その15)(その14)から抜粋

■Z(2)4分割

 B1= 1 +1/15^2 +1/17^2 +1/31^2 +1/33^2 +1/47^2 +・・=(π/16)^2 /{cos(7π/16)}^2

 B2=1/3^2 +1/13^2 +1/19^2 +1/29^2 +1/35^2 +1/45^2 +・・=(π/16)^2 /{cos(5π/16)}^2

 B3=1/5^2 +1/11^2 +1/21^2 +1/27^2 +1/37^2 +1/43^2 +・・=(π/16)^2 /{cos(3π/16)}^2

 B4=1/7^2 +1/9^2 +1/23^2 +1/25^2 +1/39^2 +1/41^2 +・・=(π/16)^2 /{cos(π/16)}^2

  B1 +B2 +B3 +B4 =Z(2)=π^2/8 となっています。 1/{cos()}^2の部分を計算した結果は、以下の通り。

1/{cos(7π/16)}^2= 8 +4√2 + 4√(2+√2) +2√(4+2√2)

1/{cos(5π/16)}^2= 8 -4√2 + 4√(2-√2) -2√(4-2√2)

1/{cos(3π/16)}^2= 8 -4√2 - 4√(2-√2) +2√(4-2√2)

1/{cos(π/16)}^2 = 8 +4√2 - 4√(2+√2) -2√(4+2√2)

■L(1)4分割

 B1= 1 -1/15 +1/17 -1/31 +1/33 -1/47 +・・ =(π/16)tan(7π/16)

 B2=1/3 -1/13 +1/19 -1/29 +1/35 -1/45 +・・=(π/16)tan(5π/16)

 B3=1/5 -1/11 +1/21 -1/27 +1/37 -1/43 +・・=(π/16)tan(3π/16)

 B4=1/7 -1/9 +1/23 -1/25 +1/39 -1/41 +・・ =(π/16)tan(π/16)

  B1 -B2 +B3 -B4=π/4=L(1) となります。tan()を計算した結果は、以下の通り。

 tan(7π/16)=1 +√2 +√(4+2√2)、tan(5π/16)=-1 +√2 +√(4-2√2)

 tan(3π/16)=1 -√2 +√(4-2√2)、tan(π/16) =-1 -√2 +√(4+2√2)

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