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大学数学基礎解説
文献あり

MZVの和公式の証明

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目次

・はじめに
・証明
・最後に

はじめに

どうも、色数です。
最近勉強したやつをまとめます。

証明

MZVの和公式

I0(k,r)ζ(k)=ζ(k)
ただしI0(k,r)は重さk,深さrの収束インデックス全体の集合

Zagier

MZVの反復積分表示よりI0(k,r)ζ(k)=ε2,,εk1{0,1}wt(ε)=r1I(1,ε2,,εk1,0)がわかる(ω0(t)=dtt,ω1(t)=dt1tとしε1,,εk{0,1}に対しI(ε1,,εk)=0<t1<<tk<1i=1kωi(ti)とおいた)
n=1k1I0(k,n)ζ(k)Xn1=ε2,,εk1{0,1}I(1,ε2,,εk,0)Xε2++εk1=0<t1<<tk<111t1(1t2+X1t2)(1tk1+X1tk1)1tkdt1dtk=1(k2)!0<t1<tk<1(t1tk(1t+X1t)dt)k2dt11t1dtktk=1(k2)!0<t1<tk<1(lnt1tk+Xln1tk1t1)k2dt11t1dtktk
x=lnt1tk,y=ln1tk1t1,dt11t1dtktk=dxdyex+y1と変数変換しXn1で係数比較すると
I0(k,r)ζ(k)=00m=1em(x+y)(kn1)!(n1)!xkn1yn1dxdy=ζ(k)

Hiroyuki

k=r+1kI0(k,r)ζ(k)Ykr1という母関数を考える
この母関数は|Y|<1で絶対収束する(詳しくは参考文献を参照)
ζ(2)k=r+1(k2r1)Ykr1=ζ(2)(1Y)r
k=r+1kI0(k,r)ζ(k)Ykr1=0<n1<<nrkI0(r)Ywt(k)r1nk=0<n1<<nrkI0(r)Yk11n1k1Yk21n2k2Ykr2nrkr=0<n1<<nr1n1Y1n2Y1nr(nrY)
一方で
k=r+1ζ(k)Ykr1=k=r+1m=1Ykr1mk=m=11mr(mY)
また、0<r<kkI0(k,r)ζ(k)Xr1Ykr1を考える
(|X|<|1Y|で収束する)
0<r<kkI0(k,r)ζ(k)Xr1Ykr1=r=1(k=r+1kI0(k,r)ζ(k)Ykr1)Xr1=r=11(r1)!0<t1<t2<1t2Y1t1Y(1t1)(Xln1t11t2)r1dt1dt2()=0<t1<t2<1t2Y1t1Y(1t1)exp(Xln1t11t2)dt1dt2=0<t1<t2<1t2Y1t1Y(1t1)(1t11t2)Xdt1dt2
ここでu=t2t1,v=1t11t2と変数変換すると
RHS=m=11(mX)(mY)
上より
0<r<kζ(k)Xr1Ykr1=n=1(k=r+1ζ(k)Ykr1)Xr1=r=1m=1Xr1mr(mY)=m=11(mX)(mY)
以上より0<r<kkI0(k,r)ζ(k)Xr1Ykr1=0<r<kζ(k)Xr1Ykr1を係数比較すれば得る

()k=r+1kI0(k,r)ζ(k)Ykr1=1(r1)!0<t1<t2<1t2Y1t1Y(1t1)lnr11t11t2dt1dt2
が成り立つことは[1]のp.23を参照

Zagier,Ohno

s1,ns,kn+sγ(x,y,z;t)=k,n,skI0(k,r,s)Lik(t)xknsynsz2s2
という母関数を考える
(ここでI0(k,r,s)は重さk深さr高さsな収束インデックス全体の集合を表す)
この母関数はt(1t)d2γdt2+((1t)(1x)yt)dγdt+(xyz2)γ=1(1)
という超幾何微分方程式を満たす
(多重ポリログの微分方程式より)
z2=xyとしたときのxkn1yn1の係数は
skI0(k,r,s)Lik(t)=kI0(k,r)Lik(t)
(I0(k,r)=sI0(k,n,s))
(1)においてz2=xyとおいたもの(γ¯とおく)を解く
階数を下げるためにu=γ¯とする
t(1t)u+((1t)(1x)yt)u=1
この方程式の解はγ¯(x,y;t)=11x0t(1w)y2F1[1x,1y2x;w]dwとなる
(t=0で正則である必要があるため)
Abelの連続性定理より
γ¯(x,y;1)=11x01(1w)y2F1[1x,1y2x;w]dw=m=01(m+1x)(m+1y)
このときxkr1yr1で係数比較することで得る

最後に

たけのこさんに教えていただいた他の証明方法はまた出します

参考文献

投稿日:2024410
更新日:2024411
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