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Dougallの5F4の和公式のMellin-Barnes積分類似

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$$\newcommand{bk}[0]{\boldsymbol{k}} \newcommand{bl}[0]{\boldsymbol{l}} \newcommand{calA}[0]{\mathcal{A}} \newcommand{calS}[0]{\mathcal{S}} \newcommand{CC}[0]{\mathbb{C}} \newcommand{F}[5]{{}_{#1}F_{#2}\left[\begin{matrix}#3\\#4\end{matrix};#5\right]} \newcommand{ol}[0]{\overline} \newcommand{Q}[5]{{}_{#1}\phi_{#2}\left[\begin{matrix}#3\\#4\end{matrix};#5\right]} \newcommand{QQ}[0]{\mathbb{Q}} \newcommand{ZZ}[0]{\mathbb{Z}} $$

Dougallの5F4の和公式
\begin{align} \F54{a,1+\frac a2,b,c,d}{\frac a2,1+a-b,1+a-c,1+a-d}{1}&=\frac{\Gamma(1+a-b)\Gamma(1+a-c)\Gamma(1+a-d)\Gamma(1+a-b-c-d)}{\Gamma(1+a)\Gamma(1+a-b-c)\Gamma(1+a-b-d)\Gamma(1+a-c-d)} \end{align}
のMellin-Barnes積分類似を示す.

\begin{align} &\frac 1{2\pi i}\int_{-i\infty}^{i\infty}\frac{\Gamma(a+s)\Gamma\left(1+\frac a2+s\right)\Gamma(b+s)\Gamma(c+s)\Gamma(d+s)\Gamma(b-a-s)\Gamma(-s)}{\Gamma\left(\frac a2+s\right)\Gamma(1+a-c+s)\Gamma(1+a-d+s)}\,ds\\ &=\frac 12\frac{\Gamma(b)\Gamma(c)\Gamma(d)\Gamma(b+c-a)\Gamma(b+d-a)}{\Gamma(1+a-c-d)\Gamma(b+c+d-a)} \end{align}

$s=n, b-a+n,(0\leq n)$の留数を考えることにより, Dougallの和公式を用いて,
\begin{align} &\frac 1{2\pi i}\int_{-i\infty}^{i\infty}\frac{\Gamma(a+s)\Gamma\left(1+\frac a2+s\right)\Gamma(b+s)\Gamma(c+s)\Gamma(d+s)\Gamma(b-a-s)\Gamma(-s)}{\Gamma\left(\frac a2+s\right)\Gamma(1+a-c+s)\Gamma(1+a-d+s)}\,ds\\ &=\frac{\Gamma(a)\Gamma\left(1+\frac a2\right)\Gamma(b)\Gamma(c)\Gamma(d)\Gamma(b-a)}{\Gamma\left(\frac a2\right)\Gamma(1+a-c)\Gamma(1+a-d)}\F54{a,1+\frac a2,b,c,d}{\frac a2,1+a-b,1+a-c,1+a-d}{1}\\ &\qquad +\frac{\Gamma(2b-a)\Gamma\left(1+\frac{2b-a}2\right)\Gamma(b+c-a)\Gamma(b+d-a)\Gamma(b)\Gamma(a-b)}{\Gamma\left(\frac{2b-a}2\right)\Gamma(1+b-c)\Gamma(1+b-d)}\F54{2b-a,1+\frac{2b-a}2,b,b+c-a,b+d-a}{\frac{2b-a}2,1+b-a,1+b-c,1+b-d}1\\ &=\frac 12\left(\frac{\Gamma(b)\Gamma(c)\Gamma(d)\Gamma(b-a)\Gamma(1+a-b)\Gamma(1+a-b-c-d)}{\Gamma(1+a-b-c)\Gamma(1+a-b-d)\Gamma(1+a-c-d)}+\frac{\Gamma(b)\Gamma(a-b)\Gamma(1+b-a)\Gamma(1+a-b-c-d)\Gamma(b+c-a)\Gamma(b+d-a)}{\Gamma(1+a-c-d)\Gamma(1-c)\Gamma(1-d)}\right)\\ &=\frac 12\frac{\Gamma(b)\Gamma(c)\Gamma(d)\Gamma(b+c-a)\Gamma(b+d-a)}{\Gamma(1+a-c-d)\Gamma(b+c+d-a)}\frac{\sin\pi(b+c-a)\sin\pi(b+d-a)-\sin\pi c\sin\pi d}{\sin\pi(b-a)\sin\pi(b+c+d-a)}\\ &=\frac 12\frac{\Gamma(b)\Gamma(c)\Gamma(d)\Gamma(b+c-a)\Gamma(b+d-a)}{\Gamma(1+a-c-d)\Gamma(b+c+d-a)} \end{align}
となって示される.

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Wataru
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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