■ポールテンの問題
ゼータ関数に帰着する無限級数(n=1~∞)として
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)
Σ(2x)^2n/n^2(2n,n)=2(arcsinx)^2→x=1/2とおくとΣ1/n^2(2n,n)=π^2/18
などが知られています.
2項係数nCkを(n,k)と書くことにすると,ポールテンの問題
36/17Σ1/n^4(2n,n)=ζ(4)=π^4/90
で表されます。ポールテンは
1/2Σ1/n^4(2n,n)=∫(0,π/3)θ{log(2sin(θ/2))}^2dθ=17π^4/6480
を示すことによって彼自身の問題を解いたのですが,その際,ポリログ関数が使われたという話です.
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(証明)
2(arcsin(x))^2=Σ(2x)^2n/n^2(2n,n)
より,
Σ1/n^4(2n,n)=∫(0,1/2){∫(0,u)(arcsin(x))^2dx/x}du/u
ここで,右辺に部分積分を2回繰り返すことによって
Σ1/n^4(2n,n)=2∫(0,π/3)θ{log(2sin(θ/2))}^2dθ
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