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.
\begin{equation} \zeta(2)=\sum_{n=1}^\infty\frac{2^{4n}}{n^2\binom{2n}{n}^3}-\frac{1}{3}\sum_{n=1}^\infty\frac{2^{4n}}{n^3\binom{2n}{n}^3} \end{equation}
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 $(3n-1)$ となるため整合性はあるらしいです.
$\displaystyle f_k(n)\coloneqq\sum_{0< m}\frac{(a)_m^2}{(a+m-1)^k(a)_{n+m}^2}$とおく.
\begin{align}
\frac{1}{(a)_{n}^2}&=\sum_{0< m}\left(\frac{(a)_{m-1}^2}{(a)_{n+m-1}^2}-\frac{(a)_{m}^2}{(a)_{n+m}^2}\right)\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_{m}^2}{(a)_{n+m}^2}\left(\frac{(a+n+m-1)^2}{(a+m-1)^2}-1\right)\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_{m}^2}{(a)_{n+m}^2}\left(\frac{2an+2mn+n^2-2n}{(a+m-1)^2}\right)\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_{m}^2}{(a)_{n+m}^2}\left(\frac{2n(a+m-1)+n^2}{(a+m-1)^2}\right)\\
&=2nf_1(n)+n^2f_2(n)
\end{align}
\begin{align}
\frac{a}{(a)_{n}^2}&=\sum_{0< m}\left(\frac{(a)_{m-1}(a)_m}{(a)_{n+m-1}^2}-\frac{(a)_m(a)_{m+1}}{(a)_{n+m}}\right)\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_m(a)_{m+1}}{(a)_{n+m}^2}\left(\frac{(a+n+m-1)^2}{(a+m-1)(a+m)}-1\right)\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_m}{(a)_{n+m}^2}\left(\frac{(2n-1)(a+m-1)+n^2}{(a+m-1)}\right)\\
&=(2n-1)f_0(n)+n^2f_1(n)
\end{align}
\begin{align}
f_0(n)&=\sum_{0< m}\frac{(a)_m^2}{(a)_{n+m}^2}\\
&=\sum_{0\le m}\frac{(a)_m^2}{(a)_{n+m}^2}-\frac{1}{(a)_n^2}\\
&=\sum_{0< m}\frac{(a)_m^2}{(a+m-1)^2(a)_{n+m-1}^2}-\frac{1}{(a)_n^2}\\
&=f_2(n-1)-\frac{1}{(a)_n^2}
\end{align}
まとめると,
\begin{align}
2nf_1(n)+n^2f_2(n)&=\frac{1}{(a)_n^2}\\
(2n-1)f_0(n)+n^2f_1(n)&=\frac{a}{(a)_n^2}\\
f_2(n-1)-\frac{1}{(a)_n^2}&=f_0(n)
\end{align}
となる.
これにより,
\begin{align}
f_1(n)&=\frac{a}{n^2(a)_n^2}-\frac{2n-1}{n^2}f_0(n)\\
&=\frac{a}{n^2(a)_n^2}-\frac{2n-1}{n^2}\left(f_2(n-1)-\frac{1}{(a)_n^2}\right)\\
&=\frac{a+2n-1}{n^2(a)_n^2}-\frac{2n-1}{n^2}f_2(n-1)
\end{align}
\begin{align}
f_1(n)&=\frac{1}{2n(a)_n^2}-\frac{n}{2}f_2(n)\\
f_2(n)-\frac{2(2n-1)}{n^3}f_2(n-1)&=\frac{1}{n^2(a)_n^2}-\frac{2a+4n-2}{n^3(a)_n^2}
\end{align}
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.
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.