■レーマーの定数(その10)
[参]加藤和也・黒川信重・斉藤毅「数論T,Fermatの夢と類体論」岩波書店
によると
Σ(-∞,∞)1/(1+n^2)=π/tanh(π)
Σ(-∞,∞)1/(1+n^2)^2=π/2(exp(4π)+4πexp(2π)−1)/(exp(2π)−1)^2
の2つの公式は,
Σ(1,∞)1/n^2=π^2/6=ζ(2)
のようにゼータ関数の値を直接表すものではありませんが,
Σ(1,∞)1/n^2=π^2/6=ζ(2)
と同様の世界に属していて,ζの香りが漂っているように思われるとコメントされています.
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【2】公式集
これらの解答を求めて,公式集で「有理式の無限級数」をあたってみました.
Σ(-∞,∞)1/(n+α)^2=π^2/(sin(πα))^2
この公式ではα≠整数ですから,たとえば,
α=1/2→ Σ(-∞,∞)1/(n+1/2)^2=π^2=6ζ(2)
Σ(-∞,∞)1/(n+α)^3=π^3/(tan(πα)(sin(πα))^2)
Σ(-∞,∞)1/(n+α)^4=π^4/(1/(sin(πα))^4−2/3(sin(πα))^2)
無限乗積の公式では
Π(1,∞)(1+α^2/n^2)=sinh(πα)/πα
Π(1,∞)(1−α^2/n^2)=sin(πα)/πα
Π(1,∞)(1+α/n)exp(−α/n)=sin(πα)/πα
Π(1,∞)(1−α/n)exp(α/n)=sin(πα)/πα
Π(1,∞)cos(α/2^n)=sin(α)/α
Π(1,∞)cosh(α/2^n)=sinh(α)/α
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Σ(-∞,∞)1/(1+n^2)=π/tanh(π)
は
Σ(1,∞)1/(1+n^2)=π/2tanh(π)−1/2
と等価の式ですが,
Σ(1,∞)1/(a^2+n^2)=π/(2atanh(aπ))−1/(2a^2)
Σ(-∞,∞)1/(a^2+n^2)=π/(atanh(aπ))
Σ(1,∞)(−1)^nー1/(a^2+n^2)=−π/(2asinh(aπ))+1/(2a^2)
Σ(-∞,∞)(−1)^n/(a^2+n^2)=π/(asinh(aπ))
また,これらと等価な公式
Σ(1,∞)1/(a^2−n^2)=π/(2atan(aπ))−1/(2a^2)
Σ(-∞,∞)1/(a^2−n^2)=π/(atan(aπ))
Σ(1,∞)(−1)^nー1/(a^2−n^2)=−π/(2asin(aπ))+1/(2a^2)
Σ(-∞,∞)(−1)^n/(a^2−n^2)=π/(asin(aπ))
Σ(-∞,∞)1/(1+n^2)^2=π/2(exp(4π)+4πexp(2π)−1)/(exp(2π)−1)^2
と等価な
Σ(1,∞)1/(1+a^2n^2)^2=π^2/(2sinh(x/a))^2+π/(4atanh(x/a))−1/2
Σ(1,∞)1/(1−a^2n^2)^2=π^2/(2sin(x/a))^2+π/(4atan(x/a))−1/2
などがみられました
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