■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.
===================================