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weight 3以下の交代多重ゼータ値を全て求める

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ここでは, weight 3以下の交代多重ゼータの値を全て求めたいと思います. 仮定する知識は, 調和積とシャッフル積です. ここにおいて求める, というのは, π,ln2,ζ(3)の多項式で表す, という意味です. weight 1の場合は, ζ(1)しかありません. weight 2の場合は,
ζ(2),ζ(2),ζ(1,1),ζ(1,1)の4つがあります. weight 3の場合は,
ζ(3),ζ(3),ζ(1,2),ζ(1,2),ζ(1,2),ζ(1,2),ζ(2,1),ζ(2,1),ζ(1,1,1),ζ(1,1,1),ζ(1,1,1),ζ(1,1,1)があります. まず, weightの小さい方から求めていきます.

weight 1

lnxのMaclaurin展開,
ln(1x)=0<nxnnより,
(1)ζ(1)=0<n(1)nn=ln2
が分かります.

weight 2

(2)ζ(2)=π26となることはよく知られています.
ζ(2)+ζ(2)=0<n2(2n)2(3)=12ζ(2)より, ζ(2)=π2/12が分かります. シャッフル積により,
(4)ζ(1)2=2ζ(1,1)だから, ζ(1,1)=(ln2)2/2となります. また調和積により,
(5)ζ(1)2=ζ(2)+2ζ(1,1)より, ζ(1,1)=(ln2)2/2π2/12となります.

weight 3

まず, 多重ゼータ値の双対性より,
(6)ζ(1,2)=ζ(3)となることはよく知られています. また,
ζ(3)+ζ(3)=0<n2(2n)3(7)=14ζ(3)より, ζ(3)=3ζ(3)/4が分かります. そして,
ζ(1,2)+ζ(1,2)+ζ(1,2)+ζ(1,2)=0<n<m22n2(2m)2=12ζ(1,2)つまり,
(8)12ζ(3)+ζ(1,2)+ζ(1,2)+ζ(1,2)=0が分かります. さて, ここから調和積とシャッフル積をもちいていきます. 調和積により,
(9)ζ(1)ζ(2)=ζ(1,2)+ζ(2,1)+ζ(3)(10)ζ(1)ζ(2)=ζ(1,2)+ζ(2,1)+ζ(3)(11)ζ(1)ζ(1,1)=2ζ(1,1,1)+ζ(1,1,1)+ζ(1,2)+ζ(2,1)(12)ζ(1)ζ(1,1)=3ζ(1,1,1)+ζ(1,2)+ζ(2,1)シャッフル積により,
(13)ζ(1)ζ(2)=ζ(1,2)+ζ(1,2)+ζ(2,1)(14)ζ(1)ζ(2)=2ζ(1,2)+ζ(2,1)(15)ζ(1)ζ(1,1)=3ζ(1,1,1)(16)ζ(1)ζ(1,1)=2ζ(1,1,1)+ζ(1,1,1)(9),(10),(13)により,
ζ(2,1)=π212ln214ζ(3)ζ(1,2)=ζ(3)π24ln2(14)により,
ζ(1,2)=18ζ(3)(8)により,
ζ(1,2)=π24ln2138ζ(3)(10)により,
ζ(2,1)=58ζ(3)π26ln2(15)により,
ζ(1,1,1)=16ln32(12)により,
ζ(1,1,1)=π212ln216ln3214ζ(3)(16)により,
ζ(1,1,1)=18ζ(3)16ln32(11)により,
ζ(1,1,1)=π212ln216ln3278ζ(3)
これで全ての値を求めることができました. 以下, まとめていきたいと思います.

weight 1,2の値まとめ

ζ(1)=ln2ζ(2)=π212ζ(1,1)=12ln22ζ(1,1)=12ln22π212

weight 3の値まとめ

ζ(1,2)=ζ(3)ζ(1,2)=18ζ(3)ζ(1,2)=ζ(3)π24ln2ζ(1,2)=ζ(3)π24ln2ζ(1,2)=π24ln2138ζ(3)ζ(2,1)=π212ln214ζ(3)ζ(2,1)=58ζ(3)π26ln2ζ(1,1,1)=16ln32ζ(1,1,1)=π212ln216ln3278ζ(3)ζ(1,1,1)=18ζ(3)16ln32ζ(1,1,1)=π212ln2ln32614ζ(3)
調和積とシャッフル積とちょっとで, 意外と簡単にできるんですね. みんなもいろいろやってみてね!

投稿日:20201119
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Wataru
Wataru
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超幾何関数, 直交関数, 多重ゼータ値などに興味があります

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