1coshπxはフーリエ変換しても変わりません。
∫−∞∞e−2πixycoshπxdx=1coshπy
(証明)∫−∞∞e−2πixycoshπxdx=2∫0∞cos2πxycoshπxdx=2π∫0∞cosh2ixycoshxdx
ここで、補題として∫0∞coshzxcoshxdx=π2secπ2zを示します。
(補題の証明)∫0∞coshzxcoshxdx=12∫−∞∞ezxcoshxdx=12∫0∞xz12(x+1x)dxx=∫0∞xzx2+1dx=12∫0∞xz−12x+1dx
ここで、∫0∞xa−1(1+x)a+bdx=∫01(t1−t)a−1(1+t1−t)a+bdt(1−t)2=∫01ta−1(1−t)b−1dt=Γ(a)Γ(b)Γ(a+b)であるので、∫0∞coshzxcoshxdx=12Γ(1+z2)Γ(1−z2)Γ(1)=π2secπ2zこれで補題が成り立つことがわかりました。
補題より、∫−∞∞e−2πixycoshπxdx=2π∫0∞cosh2ixycoshxdx=sec(iπy)=1coshπyQ.E.Dです。
また、これにポアソン和公式を使うと、
∑n=−∞∞1coshπn=∑n=−∞∞1coshπn
となります。
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