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気に入っている積分

01Li2(1+x2)π212+12(ln2)2xdx=138ζ(3)π26ln2

昔、何かの級数の値を求めようとしたら出てきた積分です。
今回はこの等式を示します。

Li2(z)+Li2(1z)=ζ(2)ln(z)ln(1z)

Li2(z)+Li2(1z)=0zln(1t)tdt01zln(1t)tdt=01ln(1t)tdt1zln(1t)tdt01zln(1t)tdt=ζ(2)1zln(1t)tdt+1zln(u)1udu(t=1u)=ζ(2)1zln(1t)tdt[ln(u)ln(1u)]1z+1zln(1u)udu=ζ(2)ln(z)ln(1z)

Li2(12)=π21212(ln2)2

命題1でz=12を代入すればよい

ζ(2¯)=π212
ζ(1¯,2¯)=π24ln2138ζ(3)

証明はこちらの記事を参照してください weight 3以下の交代多重ゼータ値を全て求める

証明

(再掲)

01Li2(1+x2)π212+12(ln2)2xdx=138ζ(3)π26ln2

01Li2(1+x2)π212+12(ln2)2xdx=01Li2(1+x2)Li2(12)xdx(補題2)=01dxx121+x2ln(1t)tdt=01dxx0xln(1u2)1+udu(t=1+u2)=01dxx0xln(1u)1+udu+ln201dxx0xdu1+u=01dxx0xdu1+u0uds1s+ln201dxx0xdu1+u=0<s<u<x<1dxxdu1+uds1s+ln20<u<x<1dxxdu1+u=ζ(1¯,2¯)ζ(2¯)ln2=138ζ(3)π26ln2(補題3)

参考文献

  1. 多重対数関数(ポリログ)の関係式一覧・証明付き|まめけびのごきげん数学・物理

  2. weight 3以下の交代多重ゼータ値を全て求める

投稿日:2024220
更新日:2024221
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余余余
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よよよよよよよよよよよよ

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