2ϕ1[aq,bcq ;q,z](1−c)2ϕ1[a,bc ;q,z]=Kn=0∞tn1−cqn{t0=1t2n−1=qn−1(cqn−1−a)(1−bqn−1)zt2n=qn−1(cqn−b)(1−aqn)z
q-超幾何関数 の比が連分数で表わされるというものであり、 ガウスの連分数 のq-類似に相当する。次の補題2を用いて、ガウスの連分数と同様の処理をすることで導く。
2ϕ1[a,bc ;q,z]−2ϕ1[aq,bcq ;q,z]=(c−a)(1−b)z(1−c)(1−cq)2ϕ1[aq,bqcq2 ;q,z]
左辺右辺(左辺)=∑n=0∞((a,b;q)n(c,q;q)n−(aq,b;q)n(cq,q;q)n)zn=∑n=0∞(aq;q)n−1(b;q)n(c;q)n+1(q;q)n{(1−a)(1−cqn)−(1−c)(1−aqn)}zn=(c−a)∑n=0∞(aq;q)n−1(b;q)n(c;q)n+1(q;q)n(1−qn)zn=(c−a)∑n=1∞(aq;q)n−1(b;q)n(c;q)n+1(q;q)n−1zn=(c−a)(1−b)z(1−c)(1−cq)∑n=0∞(aq,bq;q)n(cq2,q;q)nzn=(c−a)(1−b)z(1−c)(1−cq)2ϕ1[aq,bqcq2 ;q,z]=(右辺)
(−x,−y;q)∞−(x,y;q)∞(−x,−y;q)∞+(x,y;q)∞=x+y1−q+Kn=1∞qn−1(x+qny)(y+qnx)1−q2n+1
左辺二項定理右辺(左辺)=12((−x;q)∞(y;q)∞−(x;q)∞(−y;q)∞)12((−x;q)∞(y;q)∞+(x;q)∞(−y;q)∞)=∑n=0∞(−xy;q)2n+1(q;q)2n+1y2n+1∑n=0∞(−xy;q)2n(q;q)2ny2n(∵q−二項定理)=1+xy1−q2ϕ1[−q2xy,−qxyq3 ;q2,y2]2ϕ1[−xy,−qxyq ;q2,y2]=x+y1−q+Kn=1∞qn−1(x+qny)(y+qnx)1−q2n+1=(右辺)
次回 は、今回の定理を用いて次式を示す。28−128+1=Kn=0∞12sinh((2n+1)π)=12sinhπ+12sinh(3π)+12sinh(5π)+⋱24−124+1=Kn=0∞cosh2(nπ)sinh((2n+1)π)=1sinhπ+cosh2πsinh(3π)+cosh2(2π)sinh(5π)+⋱
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