Barnesの第2補題を示す.
d+e=a+b+c+1のとき,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(c+s)Γ(1−d−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(1−d+c)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(e−c)が成り立つ.
Barnesの第1補題 より,Γ(c−a)Γ(c−b)Γ(a+n)Γ(b+n)Γ(c+n)=12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(n−s)Γ(c−a−b−s)dsである. 両辺に(d)n(e)nを掛けて足し合わせると,Γ(c−a)Γ(c−b)Γ(a)Γ(b)Γ(c)3F2[a,b,dc,e;1]=12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(c−a−b−s)Γ(−s)2F1[d,−se;1]ds=12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(c−a−b−s)Γ(−s)Γ(e)Γ(e−d+s)Γ(e−d)Γ(e+s)dsより,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(e−d+s)Γ(c−a−b−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=Γ(c−a)Γ(c−b)Γ(a)Γ(b)Γ(e−d)Γ(c)Γ(e)3F2[a,b,dc,e;1]ここで, d=cとすると,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(e−c+s)Γ(c−a−b−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=Γ(c−a)Γ(c−b)Γ(a)Γ(b)Γ(e−c)Γ(c)Γ(e)2F1[a,be;1]=Γ(c−a)Γ(c−b)Γ(a)Γ(b)Γ(e−c)Γ(e−a−b)Γ(c)Γ(e−a)Γ(e−b)よって, c↦1−d+a+bとして,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(d+e−a−b−1+s)Γ(1−d−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(a)Γ(b)Γ(d+e−a−b−1)Γ(e−a−b)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(1−d+a+b)改めて, c=d+e−a−b−1とすれば,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(c+s)Γ(1−d−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(1−d+c)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(e−c)を得る.
さて, Barnesの第2補題の積分を留数定理で展開してみると,12πi∫−i∞i∞Γ(a+s)Γ(b+s)Γ(c+s)Γ(1−d−s)Γ(−s)Γ(e+s)ds=∑0≤n(−1)nΓ(a+n)Γ(b+n)Γ(c+n)Γ(1−d−n)n!Γ(e+n)+∑0≤n(−1)nΓ(1+a−d+n)Γ(1+b−d+n)Γ(1+c−d+n)Γ(d−1−n)n!Γ(1+e−d+n)=Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(1−d)Γ(e)3F2[a,b,cd,e;1]+Γ(1+a−d)Γ(1+b−d)Γ(1+c−d)Γ(d−1)Γ(1+e−d)3F2[1+a−d,1+b−d,1+c−d1+e−d,2−d;1]より,3F2[a,b,cd,e;1]+Γ(1+a−d)Γ(1+b−d)Γ(1+c−d)Γ(d−1)Γ(e)Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(1−d)Γ(1+e−d)3F2[1+a−d,1+b−d,1+c−d1+e−d,2−d;1]=Γ(e)Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(1−d+c)Γ(1−d)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(e−c)を得る. これはNon-terminating Saalschützの和公式と呼ばれるものである.
d+e=a+b+c+1のとき,3F2[a,b,cd,e;1]+Γ(1+a−d)Γ(1+b−d)Γ(1+c−d)Γ(d−1)Γ(e)Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(1−d)Γ(1+e−d)3F2[1+a−d,1+b−d,1+c−d1+e−d,2−d;1]=Γ(e)Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(1−d+c)Γ(1−d)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(e−c)が成り立つ.
これはSaalschützの和公式の一般化である. 実際, c=−nが非正整数の場合は, 第二項が消えるので,3F2[a,b,cd,e;1]=Γ(e)Γ(1−d+a)Γ(1−d+b)Γ(1−d+c)Γ(1−d)Γ(e−a)Γ(e−b)Γ(e−c)=(e−a,e−b)n(e,e−a−b)nとなってSaalschützの和公式を得る.
バッチを贈ると投稿者に現金やAmazonのギフトカードが還元されます。