今回は面白い級数を手短に紹介および証明したいと思います。よろしくお願いいたします。
|q|<1なる実数qに対して次の式が成り立つ。∑k=1∞kqk1+(−q)k=∑k=1∞qk(1+(−q)k)2
左辺(左辺)=∑k=1∞kqk1+(−q)kq(1+q+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8+⋯)+2q2(1−q2+q4−q6+q8−⋯)+3q3(1+q3+q6+⋯)+4q4(1−q4+⋯)+5q5(1+q5+⋯)+⋯=∑n=1∞qn∑d|nd(−1)(d−1)n−dd=∑n=1∞qn∑d|nnd(−1)(d−1)n−dd右辺左辺(右辺)=∑k=1∞qk(1+(−q)k)2)q(1+2q+3q2+4q3+5q4+6q5+⋯)+q2(1−2q2+3q4−⋯)+q3(1+2q3+3q6+⋯)+q4(1−2q4+3q8−⋯)+q5(1+2q5+q10+⋯)+⋯=∑n=1∞qn∑d|nnd(−1)(d−1)n−dd=(左辺)
自然数m,n∈Nに対して次の事が成り立つ。∑m=1∞m−n2m(m+n)!m!=n!
m−n2m(m+n)!m!=(m+n−1)!2m−1(m−1)!−(m+n)!2mm!より明らか。
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