今回の記事はめちゃくちゃ短いです.タイトルにもある様にDirichlet積分をするだけです.
次の事が成り立つ.∫t1+t2+⋯+tn=1∧t1,t2,...,tn>0t1λ1−1t2λ2−1⋯tnλn−1(1−t1−t2−⋯tn)μ−1dt1dt2⋯dtn=Γ(λ1)Γ(λ2)⋯Γ(λn)Γ(μ)Γ(λ1+λ2+⋯λn+μ)
求める積分をIn(λ1,λ2,...,λn;μ)と置く.n=1の場合はベータ関数となるので明らかに成り立つ.I1(λ1;μ)=∫01t1λ1−1(1−t1)μ−1dt1=Γ(λ1)Γ(μ)Γ(λ1+μ)そこで,一般の1,2,...,nまで成り立つと仮定する.そして,n+1の時を考える.In+1(λ1,λ2,...,λn,λn+1;μ)=∫01dt1t1λ1−1∫t2+t3+⋯tn+tn+1=1−t1∧t2,t3,...,tn,tn+1>0dt2dt3⋯dtndtn+1t2λ2−1t3λ3−1⋯tnλn−1tn+1λn+1−1(1−t1−t2−⋯tn−tn+1)μ−1=∫01dt1t1λ1−1∫01−t1dt2t2λ2−1∫t3+⋯tn+tn+1=1−t1−t2∧t3,...,tn,tn+1>0dt3⋯dtndtn+1t3λ3−1⋯tnλn−1tn+1λn+1−1(1−t1−t2−⋯tn−tn+1)μ−1=⋯=∫01dt1t1λ1−1∫01−t1dt2t2λ2−1⋯∫01−t1−t2−⋯tn−1tnλn−1∫01−t1−t2−⋯−tn−1−tndtn+1tn+1λn+1−1(1−t1−t2−⋯−tn−tn+1)μ−1より,tn+1=(1−t1−t2−⋯−tn)sと置きなおすと,∫01−t1−t2−⋯−tn−1−tndtn+1tn+1λn+1−1(1−t1−t2−⋯−tn−tn+1)μ−1=(1−t1−t2−⋯−tn−1−tn)λn+1+μ−1∫01sλn+1−1(1−s)μ−1=(1−t1−t2−⋯−tn−1−tn)λn+1+μ−1Γ(λn+1)Γ(μ)Γ(λn+1+μ)を得るので,これを先の式に代入して次式を得る.In+1(λ1,λ2,...,λn,λn+1;μ)=∫01dt1t1λ1−1∫01−t1dt2t2λ2−1⋯∫01−t1−t2−⋯−tn−1dtntnλn−1(1−t1−t2−⋯−tn)λn+1+μ−1=In(λ1,λ2,...,λn;λn+1+μ)Γ(λn+1)Γ(μ)Γ(λn+1μ)=Γ(λ1)Γ(λ2)⋯Γ(λn)Γ(λn+1+μ)Γ(λ1+λ2+⋯λn+λn+1+μ)Γ(λn+1)Γ(μ)Γ(λn+1+μ)=Γ(λ1)Γ(λ2)⋯Γ(λn)Γ(λn+1)Γ(μ)Γ(λ1+λ2+⋯λn+λn+1+μ)よって,n+1の場合も成り立つことが示せたので,本定理は示された.
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