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現代数学解説
文献あり

WarnaarによるJacobiの三重積の一般化

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Jacobiの三重積は
nZ(1)nqn(n1)2an=(a,q/a,q;q)
によって与えられる公式である. 2003年にWarnaarによって以下の美しい一般化が得られている.

Warnaar(2003)

1+0<n(1)nqn(n1)2(an+bn)=(a,b,q;q)0n(ab/q;q)2n(a,b,ab,q;q)nqn
が成り立つ.

b=q/aとすれば, Jacobiの三重積が得られることが分かる.

示すべき等式は
0n(aqn,bqn;q)(abqn1;q)n(1abqn1)(q;q)nqn=1(1abq)(q;q)(1+0<n(1)nq(n2)(an+bn))
と書き換えられる. 右辺をq二項定理, 等比級数で展開すると,
0n(aqn,bqn;q)(abqn1;q)n(1abqn1)(q;q)nqn=0nqn(q;q)n0i,j,k,l(aqn)iq(i2)(q;q)i(bqn)jq(j2)(q;q)j(q;q)n(q;q)k(q;q)nkq(k2)(abqn1)k(abqn1)l=0n,i,j,k,l(1)i+j+kai+k+lbj+k+lq(i2)+(j2)+(k2)+n(i+j+k+l+1)kl(q;q)i(q;q)j(q;q)k(q;q)nk=0n,i,j,k,l(1)i+j+kai+k+lbj+k+lq(i2)+(j2)+(k2)+(n+k)(i+j+k+l+1)kl(q;q)i(q;q)j(q;q)k(q;q)n=0i,j,k,l(1)i+j+kai+k+lbj+k+lq(i2)+(j2)+(k2)+k(i+j+k+l+1)kl(q;q)i(q;q)j(q;q)k0nqn(i+j+k+l+1)(q;q)n=0i,j,k,l(1)i+j+kai+k+lbj+k+lq(i2)+(j2)+(k2)+k(i+j+k+l+1)kl(q;q)i(q;q)j(q;q)k1(qi+j+k+l+1;q)=1(q;q)0i,j,k,l(1)i+j+kai+k+lbj+k+lq(i2)+(j2)+(k2)+k(i+j+k+l+1)kl(q;q)i+j+k+l(q;q)i(q;q)j(q;q)k=1(q;q)0i,j,k,l(1)i+jkai+lbj+lq(ik2)+(jk2)+(k2)+k(i+jk+l+1)kl(q;q)i+j+lk(q;q)ik(q;q)jk(q;q)k=1(q;q)0i,j,l(1)i+jai+lbj+lq(i2)+(j2)l0k(1)kq(k+12)+kl(q;q)i+j+lk(q;q)ik(q;q)jk(q;q)k
ここで, q-Vandermondeの恒等式 より,
0k(1)kq(k+12)+kl(q;q)i+j+lk(q;q)ik(q;q)jk(q;q)k=(q;q)i+j+l(q;q)i(q;q)j2ϕ1[qi,qjqijl;q]=(q;q)i+j+l(q;q)i(q;q)j(qil;q)i(qijl;q)iqij=(q;q)i+j+l(q;q)i(q;q)j(ql+1;q)i(qj+l+1;q)i=(q;q)i+l(q;q)j+l(q;q)i(q;q)j(q;q)l
であるから, これを代入して,
1(q;q)0i,j,l(1)i+jai+lbj+lq(i2)+(j2)l0k(1)kq(k+12)+kl(q;q)i+j+lk(q;q)ik(q;q)jk(q;q)k=1(q;q)0i,j,l(1)i+jai+lbj+lq(i2)+(j2)l(q;q)i+l(q;q)j+l(q;q)i(q;q)j(q;q)l=1(q;q)0i,j,l(1)i+jaibjq(il2)+(jl2)l(q;q)i(q;q)j(q;q)il(q;q)jl(q;q)l=1(q;q)0i,j(1)i+jaibjq(i2)+(j2)(q;q)i(q;q)j0lql(lij)(q;q)il(q;q)jl(q;q)l
ここで, 再び q-Vandermondeの恒等式 より,
0lql(lij)(q;q)il(q;q)jl(q;q)l=1(q;q)i(q;q)j2ϕ1[qi,qj0;q]=1(q;q)i(q;q)jqij
であるから, これを代入して,
1(q;q)0i,j(1)i+jaibjq(i2)+(j2)(q;q)i(q;q)j0lql(lij)(q;q)il(q;q)jl(q;q)l=1(q;q)0i,j(1)i+jaibjq(i2)+(j2)ij=1(q;q)0jji(1)iai+jbjq(i+j2)+(j2)ijj2=1(q;q)0jji(1)iai+jbjq(i2)j=1(q;q)iZmax{0,i}j(1)iai+jbjq(i2)j=1(1abq)(q;q)iZ(1)iai(ab/q)max{0,i}q(i2)=1(1abq)(q;q)(1+0<n(a)nq(n2)+n<0(1)nbnq(n+12))=1(1abq)(q;q)(1+0<n(a)nq(n2)+0<n(1)nbnq(n2))
となって示すべき等式が得られた.

b=aとした後, aaqとして, 以下の系を得る.

1+20<nanq2n2=(q;q)(aq;q2)0n(a;q)2nqn(q,aq;q)n(aq;q2)n

参考文献

[1]
S. Ole Warnaar, Partial theta functions. I. Beyond the lost notebook., Proc. London Math. Soc. (3), 2003, 363-395
投稿日:17日前
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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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