区間(0,1)における重み関数ta−1(1−t)b−1のJacobi多項式をρn(a,b)(x):=(−1)n(a)nn!∑k=0n(−n,a+b+n−1)kk!(a)kxkとする. 今回は以下の母関数の等式を証明する.
以下の等式が成り立つ.∑0≤n(a+b−1)n(a)nρn(a,b)(x)tn=1(1+t)a+b−1∑0≤n(a+b−12,a+b2)nn!(a)n(4xt(1+t)2)n
以下の式変形によって示される.∑0≤n(a+b−1)n(a)nρn(a,b)(x)tn=∑0≤n(−t)n(a+b−1)nn!∑k=0n(−n,a+b+n−1)kk!(a)kxk=∑0≤k≤n(a+b−1)n+kk!(a)k(n−k)!(−t)n(−x)k=∑0≤k,n(a+b−1)n+2kk!(a)kn!(−t)n(xt)k=1(1+t)a+b−1∑0≤k(a+b−1)2kk!(a)k(xt(1+t)2)k=1(1+t)a+b−1∑0≤k(a+b−12,a+b2)kk!(a)k(4xt(1+t)2)k
特にb=1としてa-Legendre多項式をρn(a)(x):=ρn(a,1)(x)とすると, 以下を得る.∑0≤nρn(a)(x)tn=1(1+t)a∑0≤n(a2,a+12)nn!(a)n(4xt(1+t)2)nまた, b=2−aとして, a-Chebyshev多項式をσn(a)(x):=n!(a)nρn(a,2−a)(x)とすると,
∑0≤nσn(a)(x)tn=11+t∑0≤n(12)n(a)n(4xt(1+t)2)nを得る.
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