■ウォリス積と・・・(その54)
素数をわたる無限積(オイラー積)
{an}=Πp^2/(p^2−1)=4/3・9/8・25/24・49/48・・・
=Π1/(1−1/p^2)=π^2/6=ζ(2)
が成り立つ.
Πp^2/(p^2−1)=Π1/(1−1/p^2)
と書いたほうがわかりやすいかもしれない.これはオイラー積であって,
ζ(2)=1/1^2 +1/2^2 +1/3^s +1/4^2 +・・・=π^2/6
に等しい.
Πp^2/(p^2−1)=ζ(2)=π^2/6
Πp^4/(p^4−1)=ζ(4)=π^4/90
Πp^6/(p^6−1)=ζ(6)=π^6/945
Πp^8/(p^8−1)=ζ(8)=π^8/9450
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ついでながら,すべての素数をわたる無限積
Π(p^2+1)/(p^2−1)=5/3・10/8・26/24・50/48・・・=5/2
が成り立つ.
(証)
Π(p^2+1)/(p^2−1)=Π(p^4−1)/(p^2−1)^2=Π(1−1/p^4)/(1−1/p^2)^2
等比級数に展開すると
Π(1−1/p^4)/(1−1/p^2)^2=Π(1+1/p^2+1/p^4+・・・)^2/Π(1+1/p^4+1/p^8+・・・)=(Σ1/n^2)^2/(Σ1/n^4)
Σ1/n^2=ζ(2)=π^2/6,Σ1/n^4=ζ(4)=π^4/90
より
Π(p^2+1)/(p^2−1)=ζ^2(2)/ζ(4)=(π^4/36)/(π^4/90)=5/2
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[まとめ]
Πp^2/(p^2−1)=ζ(2)=π^2/6
Πp^4/(p^4−1)=ζ(4)=π^4/90
Π(p^2+1)/(p^2−1)=5/2
第3の等式は第1,2の等式から得られるというわけである.
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