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現代数学解説
文献あり

Weiの3F2和公式

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比較的最近, Weiによって示された以下の対称的な公式がある.

Wei(2021)

0nΓ(a+n)Γ(b+n)Γ(a+b+c+d+n1)Γ(n+1)Γ(a+b+c+n)Γ(a+b+d+n)+0nΓ(c+n)Γ(d+n)Γ(a+b+c+d+n1)Γ(n+1)Γ(c+d+a+n)Γ(c+d+b+n)=Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(d)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)

まず,
0nΓ(a+n)Γ(b+n)Γ(a+b+c+d+n1)Γ(n+1)Γ(a+b+c+n)Γ(a+b+d+n)=Γ(a)Γ(b)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+b+c)Γ(a+b+d)3F2[a,b,a+b+c+d1a+b+c,a+b+d;1]
であり, Thomaeの変換公式
3F2[a,b,cd,e;1]=Γ(d)Γ(e)Γ(d+eabc)Γ(a)Γ(d+eab)Γ(d+eac)3F2[da,ea,d+eabcd+eab,d+eac;1]
において, aa+b+c+d1,ba,cb,da+b+c,ea+b+dとして,
Γ(a)Γ(b)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+b+c)Γ(a+b+d)3F2[a,b,a+b+c+d1a+b+c,a+b+d;1]=Γ(a)Γ(b)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+b+c)Γ(a+b+d)Γ(a+b+c)Γ(a+b+d)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+1)Γ(b+1)3F2[1c,1d,11+a,1+b;1]=1ab0n(1c,1d)n(1+a,1+b)n
である. よって,
0nΓ(a+n)Γ(b+n)Γ(a+b+c+d+n1)Γ(n+1)Γ(a+b+c+n)Γ(a+b+d+n)+0nΓ(c+n)Γ(d+n)Γ(a+b+c+d+n1)Γ(n+1)Γ(c+d+a+n)Γ(c+d+b+n)=1ab0n(1c,1d)n(1+a,1+b)n+1cd0n(1a,1b)n(1+c,1+d)n=nZ(1c,1d)n(1+a,1+b)n
ここで, Dougallの2H2和公式より
1abnZ(1c,1d)n(1+a,1+b)n=1abΓ(1+a)Γ(1+b)Γ(c)Γ(d)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)=Γ(a)Γ(b)Γ(c)Γ(d)Γ(a+b+c+d1)Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)
だから, 定理が得られる.

上の定理は, 3F2超幾何級数を用いて
1Γ(c)Γ(d)Γ(a+b+c)Γ(a+b+d)3F2[a,b,a+b+c+d1a+b+c,a+b+d;1]+1Γ(a)Γ(b)Γ(c+d+a)Γ(c+d+b)3F2[c,d,a+b+c+d1c+d+a,c+d+b;1]=1Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)
と書き表すことができる.

参考文献

[1]
Chuanan Wei, A symmetric formula for hypergeometric series, The Ramanujan Journal, 2021, 919-927
投稿日:119
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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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