■超幾何関数とゼータ関数(その2)

 決して有名とはいえないのだが,次のようなゼータ関数に帰着する無限級数(n=1~∞)が知られている.2項係数nCkを(n,k)と書くことにすると

  Σ1/(2n,n)={2π√3+9}/27

  Σ1/n(2n,n)=π√3/9

  3Σ1/n^2(2n,n)=ζ(2)

  12Σ(2-√3)^n/n^2(2n,n)=ζ(2)

  5/2Σ(-1)^(n-1)/n^3(2n,n)=ζ(3)

  36/17Σ1/n^4(2n,n)=ζ(4)

 これらは,

  Σ1/n^k(2n,n)

あるいは

  Σ(-1)^(n-1)/n^k(2n,n)

と書けるが,もしζ(2),ζ(3),ζ(4),・・・がΣ1/n^k(2n,n)あるいはΣ(-1)^(n-1)/n^k(2n,n)の有理数倍になっているとしたら・・・,そして,その明示的な公式を得ることができたら・・・,それは夢のような話であろう.

 答えの方から逆に考えれば

  Σ(-1)^(n-1)/n^3(2n,n)=Σ1/n^3*(2/5に収束する無限級数)

  Σ1/n^4(2n,n)=Σ1/n^4*(17/36に収束する無限級数)

になるはずだが,これらは一体どうやって求められたのだろう?

 公式集をめくって探索していくうちに,

  新数学公式集T(初等関数),丸善

のなかに,以下の2重級数公式を発見した(k:1~∞,m:1~k).

  Σ1/(k+1)^2*(Σ1/m)=ζ(3)

  Σ1/(k+1)^3*(Σ1/m)=π^4/360

 ζ(4)=π^4/90であるから,後者は

  4Σ1/(k+1)^3*(Σ1/m)=ζ(4)

とも書ける.これらの公式が証明の役に立つかも知れないと思いつつ,これ以上の思索を停止することにした.もし,ご存知の方があればご教示願いたい.

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