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Γ関数とζ関数の関係式を一つ紹介

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今回は0xs1ex1dxについて考えてみたいと思います。
s=4を代入した積分値はPlanckの輻射式からStefan-Boltzmann定数を導く際に使われます。

まず初めにΓ関数とRiemannのζ関数の定義を紹介します。

Γ関数

Re(s)>0となる複素数sについてΓ(s):=0etts1dt

ζ関数

Re(s)>0となる複素数sについてζ(s):=n=11ns

今回考えている積分をこれらを用いて表してみます。

ζΓの積

Re(s)>1s0xs1ex1dx=Γ(s)ζ(s)
この式からζ(s)=1Γ(s)0xs1ex1dxとなり、これはζの定義式でもあります。

&&&prf
0xs1ex1dx=0xs1ex1exdx=0xs1exk=0ekxdx=0k=1ekxxs1dx=k=10ekxxs1dx=k=10ey(yk)s1dyk=k=11ks0eyys1dy=k=11ksΓ(s)=Γ(s)ζ(s)     

最後に

本来ならばζ(s)=の形で書いた方がいいと思いますが、最初に述べたようにStefan-Boltzmann定数の導出という点に重きを置きたかったので以上のような変な記述をしました。

投稿日:2020118
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