∑0≤nqn(q;q)2n=(−q3,−q5,q8;q8)∞(q;q)∞∑0≤nqn(q;q)2n+1=(−q,−q7,q8;q8)∞(q;q)∞
まず, q二項定理より,∑0≤nqn(q2;q2)n=1(q;q2)∞である. よって, Jacobiの三重積より∑0≤nq2n(q2;q2)2n=12∑0≤n(1+(−1)n)qn(q2;q2)n=12(1(q;q2)∞+1(−q;q2)∞)=12(q2;q2)∞((−q,−q3,q4;q4)∞+(q,q3,q4;q4)∞)=12(q2;q2)∞(∑0≤nq2n2+n+∑n∈Z(−1)nq2n2+n)=1(q2;q2)∞∑0≤nq8n2+2n=(−q6,−q10,q16;q16)∞(q2;q2)∞である. q2↦qとして1つ目の等式を得る. 2つ目の等式も同様にJacobiの三重積より∑0≤nq2n+1(q2;q2)2n+1=12∑0≤n(1−(−1)n)qn(q2;q2)n=12(1(q;q2)∞−1(−q;q2)∞)=12(q2;q2)∞((−q,−q3,q4;q4)∞−(q,q3,q4;q4)∞)=12(q2;q2)∞(∑0≤nq2n2+n−∑n∈Z(−1)nq2n2+n)=q(q2;q2)∞∑0≤nq8n2−6n=q(−q2,−q14,q16;q16)∞(q2;q2)∞であるから両辺をqで割ってq2↦qとして得られる.
∑0≤nqn(−q;q)2n=∑0≤nq12n2+n(1−q22n+11)+q∑0≤nq12n2+7n(1−q10n+5)∑0≤nqn(−q;q)2n+1=∑0≤nq12n2+5n(1−q14n+7)+q2∑0≤nq12n2+11n(1−q2n+1)
前の記事 で示した等式∑0≤nqn(−aq,−q/a;q)n=(1+a)∑0≤na3nq12n(3n+1)(1−a2q2n+1)−1(−aq,−q/a;q)∞∑0≤n(−1)na2n+1q12n(n+1)において, a=iとしてh(q):=∑0≤nqn(−q2;q2)n=Re((1+i)∑0≤ni3nq12n(3n+1)(1+q2n+1))=∑0≤n(−1)nqn(6n+1)(1+q4n+1)+∑0≤n(−1)nq(2n+1)(3n+2)(1+q4n+3)を得る. これより,∑0≤nq2n(−q2;q2)2n=12∑0≤n(1+(−1)n)qn(−q2;q2)n=12(h(q)+h(−q))=Even part of(∑0≤n(−1)nqn(6n+1)(1+q4n+1)+∑0≤n(−1)nq(2n+1)(3n+2)(1+q4n+3))=∑0≤nq24n2+2n−∑0≤nq24n2+34n+12+∑0≤nq24n2+14n+2−∑0≤nq24n2+46n+22ここで, q2↦qとして1つ目の等式が得られる.∑0≤nq2n+1(−q2;q2)2n+1=12∑0≤n(1−(−1)n)qn(−q2;q2)n=12(h(q)−h(−q))=Odd part of(∑0≤n(−1)nqn(6n+1)(1+q4n+1)+∑0≤n(−1)nq(2n+1)(3n+2)(1+q4n+3))=−∑0≤nq24n2+26n+7+∑0≤nq24n2+10n+1−∑0≤nq24n2+38n+15+∑0≤nq24n2+22n+5ここで, 両辺をqで割ってq2↦qとすれば2つ目の等式が得られる.
Ramanujan's Lost Notebook Part IIには上の証明の他に, 分割を用いた証明も書かれている.
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