■ベキ和の整除性(その9)

ベルヌーイ数は

x/(exp(x)−1)

=B0/0!+B1/1!x+B2/2!x^2+B3/3!x^3+・・・

=ΣBnx^n/n!

で定義される有理数で,係数Bnはベルヌーイ数と呼ばれます.容易にわかるように,lim(x→0)x/(exp(x)−1)=1が成立します.

 定義より,ベルヌーイ級数は,べき級数

  (exp(x)−1)/x=1+1/2!x+1/3!x^2+1/4!x^3+・・・

の反転級数と考えることができます.

  exp(x)=1+1/1!x+1/2!x^2+・・・

ですから

x/(exp(x)−1)

=x/(x+x^2/2!+x^3/3!+・・・)

=1/(1+x/2!+x^2/3!+・・・)

=1-(1+x/2!+x^2/3!+・・・)+(1+x/2!+x^2/3!+・・・)^2-・・・

=1-1/2x+1/6x^2-1/30x^4+・・・

 これより,B0=1,B1 =−1/2で

x/(exp(x)−1)−B1 /1!x=x/2・(exp(x)+1)/(exp(x)−1)

は偶関数ですから,奇数項は第一項以外は0で,偶数項はB2=1/6,B4=−1/30,B6=1/42,B8=−1/30,B10=5/66,B12=−691/2730,B14=7/6,B16=−3617/510,B18=43867/798であとは分子が急速に大きくなり,たとえば,B32=−7709321041217/510,B34=2577687858367/6です.分母は必ず6で割り切れます.

 ベルヌーイ数については,再帰公式

  (B+1)^n-B^n=0

が成り立ちます.ただし,2項展開してからB^nをBnで置き換えることにします.ベルヌーイ数は数多くの魅惑的な整数論的特性をもっていて,正則素数の判定にも顔を出す興味深い数となっています.

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