■オイラー・マクローリンの和公式(その2)
【1】オイラー・マクローリンの和公式(1)
Σlogk
について考えてみる.
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f(x)=logx f^(5)(x)=24/x^5
f’(x)=1/x f^(6)(x)=−120/x^6
f”(x)=−1/x^2 f^(7)(x)=720/x^7
f^(3)(x)=2/x^3 f^(8)(x)=−5080/x^8
f^(4)(x)=−6/x^4 f^(9)(x)=40640/x^9
より,
f^(k)(x)=(-1)^k-1(k−1)!/x^k
f^(2k-1)(x)=(2k−2)!/x^2k-1
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Σ(1,n)logk〜∫(1,n)logxdx-(f(n)+f(1))/2+ΣB2k/(2k)!(f^(2k-1)(n)-f^(2k-1)(1))+R
∫(1,n)logxdx=[xlogx]-∫(1,n)dx=nlogn-n+1
(f(n)+f(1))/2=logn/2
(f'(n)-f'(1))/12=1/12・(1/n-1)
(f^(3)(n)-f^(3)(1))/720=(2/n^3-2)/720
(f^(5)(n)-f^(5)(1))/30240=(24/n^5-24)/30240
(f^(7)(n)-f^(7)(1))/1209600=(720/n^7-720)/1209600
B2k/(2k)!(f^(2k-1)(n)-f^(2k-1)(1))=B2k/(2k)!(2k−2)!(1/x^2k-1−1)→-B2k/(2k)(2k-1)
より
Σlogk〜(n+1/2)・logn-n+C
C=1-1/12+1/360-1/1260+1/1680--・・・
定数Cは
C=1/2・log2π=−ζ’(0)
で与えられる.スターリングの公式はリーマンの結果(ゼータ正規化積)
Πn=√(2π)
と同値である.という解釈を与えることができる.さらに,これは
ζ’(0)=−1/2log(2π)
とも同値であるというわけである.
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