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現代数学解説
文献あり

Partial theta functionに関するRamanujanの公式3

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Partial theta functionに関するRamanujanの記法を以下のように定義する.
ψ(a,q):=0nanq12n(n+1)

0n(1)na2nqn(n+1)(aq;q2)n+1=0na3nq3n2+2n(1aq2n+1)

Rogers-Fineの恒等式
0n(a;q)n(b;q)ntn=0n(a,atq/b;q)n(b;q)n(t;q)n+1(bt)nqn2n(1atq2n)
において, qq2,b=aq3,aa2q2/tとしてからt0として示される.

0n(1)na2nq12n(3n+1)(aq;q3)n+1=120na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)+12(ψ(a,q)3aqψ(a3,q9))

補題1において, qq32,aaq12として,
0n(1)na2nq12n(3n+1)(aq;q3)n+1=0na3nq32n(3n+1)(1aq3n+1)=0nn0(mod3)anq12n(n+1)0nn1(mod3)anq12n(n+1)
一方, 右辺は
120na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)+12(ψ(a,q)3aqψ(a3,q9))=120nn0(mod3)anq12n(n+1)120nn2(mod3)anq12n(n+1)+120nanq12n(n+1)320nn1(mod3)anq12n(n+1)=0nn0(mod3)anq12n(n+1)0nn1(mod3)anq12n(n+1)
となるので, 示される.

0n(1)na2n+1q12(n+1)(3n+2)(aq2;q3)n+1=120na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)12(ψ(a,q)3aqψ(a3,q9))

定理2の証明過程で用いた等式
0n(1)na2nq12n(3n+1)(aq;q3)n+1=0nn0(mod3)anq12n(n+1)0nn1(mod3)anq12n(n+1)
において, aaqとして両辺にaqを掛けると,
0n(1)na2n+1q12(n+1)(3n+2)(aq2;q3)n+1=0nn1(mod3)anq12n(n+1)0nn2(mod3)anq12n(n+1)
を得る. 一方, 右辺は
120na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)12(ψ(a,q)3aqψ(a3,q9))=120nn0(mod3)anq12n(n+1)120nn2(mod3)anq12n(n+1)120nanq12n(n+1)+320nn1(mod3)anq12n(n+1)=0nn1(mod3)anq12n(n+1)0nn2(mod3)anq12n(n+1)
となるので, 示される.

Ramanujan's Lost Notebook Part IIのEntry 6.4.4においては
0n(1)na2n+1q12(n+1)(3n+1)(aq2;q3)n+1=120na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)12(ψ(a,q)3aqψ(a3,q9))
と書かれていて, 右辺のqの指数に12(n+1)(3n+1)が乗っているが, おそらくミスであり, 定理3のように12(n+1)(3n+2)が乗るのが正しいと思われる.

定理2, 定理3を足し合わせると,
0n(1)na2nq12n(3n+1)(aq;q3)n+1+0n(1)na2n+1q12(n+1)(3n+2)(aq2;q3)n+1=0na3nq32n(3n+1)(1a2q6n+3)
を得る.

参考文献

[1]
G. E. Andrews, B. C. Berndt, Ramanujan's Lost Notebook Part II, Springer, 2006
投稿日:22日前
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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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