■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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