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分母に二項係数の3乗が付いている級数

1211
0

はじめに

どうも, 色数です.
今回は最近導出した面白い級数を紹介します.

内容

ζ(2)=n=124nn2(2nn)313n=124nn3(2nn)3

weight が一致していなくて不思議です.
余余余さんによると, 右辺をまとめることで分子が (3n1) となるため整合性はあるらしいです.

証明

fk(n):=0<m(a)m2(a+m1)k(a)n+m2とおく.
1(a)n2=0<m((a)m12(a)n+m12(a)m2(a)n+m2)=0<m(a)m2(a)n+m2((a+n+m1)2(a+m1)21)=0<m(a)m2(a)n+m2(2an+2mn+n22n(a+m1)2)=0<m(a)m2(a)n+m2(2n(a+m1)+n2(a+m1)2)=2nf1(n)+n2f2(n)
a(a)n2=0<m((a)m1(a)m(a)n+m12(a)m(a)m+1(a)n+m)=0<m(a)m(a)m+1(a)n+m2((a+n+m1)2(a+m1)(a+m)1)=0<m(a)m(a)n+m2((2n1)(a+m1)+n2(a+m1))=(2n1)f0(n)+n2f1(n)
f0(n)=0<m(a)m2(a)n+m2=0m(a)m2(a)n+m21(a)n2=0<m(a)m2(a+m1)2(a)n+m121(a)n2=f2(n1)1(a)n2
まとめると,
2nf1(n)+n2f2(n)=1(a)n2(2n1)f0(n)+n2f1(n)=a(a)n2f2(n1)1(a)n2=f0(n)
となる.
これにより,
f1(n)=an2(a)n22n1n2f0(n)=an2(a)n22n1n2(f2(n1)1(a)n2)=a+2n1n2(a)n22n1n2f2(n1)
f1(n)=12n(a)n2n2f2(n)f2(n)2(2n1)n3f2(n1)=1n2(a)n22a+4n2n3(a)n2
両辺にn!4/(2n)!をかけて和を取り, a=1/2 とすれば上記を得る.

最後に

WZ-法を使っても導出できるらしいです.
ちなみ分母に中央二項係数の 3 乗が付いているのでめちゃくちゃ収束が早いため desmos などで遊んでみると面白いかもしれません.

投稿日:20241111
更新日:20241112
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