2
現代数学解説
文献あり

Askey-Wilson積分の証明

122
0

Askey-Wilson積分
12πiC(t2,1/t2;q)(at,a/t,bt,b/t,ct,c/t,dt,d/t;q)dtt=2(abcd;q)(q,ab,ac,ad,bc,bd,cd;q)
を示す. ここで, Cは単位円|t|=1とする.

|a|,|b|,|c|,|d|<1とするとき,
12πiC(t2,1/t2;q)(at,a/t,bt,b/t,ct,c/t,dt,d/t;q)dtt=2(abcd;q)(q,ab,ac,ad,bc,bd,cd;q)
が成り立つ.

h(x;a):=n=0(12axqn+a2q2n)=(aeiθ,aeiθ;q),x=cosθ
として, h(x;a1,,ar):=h(x;a1)h(x;ar)とすると,
h(x;1,1,q,q)=(eiθ,eiθ,eiθ,eiθ,eiθq,eiθq,eiθq,eθq;q)=(e2iθ,e2iθ,e2iθq,e2iθq;q2)=(e2iθ,e2iθ;q)
となる. よって,
12πiC(t2,1/t2;q)(at,a/t,bt,b/t,ct,c/t,dt,d/t;q)dtt=12πππh(x;1,1,q,q)h(x;a,b,c,d)dθ=1π0πh(x;1,1,q,q)h(x;a,b,c,d)dθ=1π11h(x;1,1,q,q)h(x;a,b,c,d)dx1x2
を用いて, Askey-Wilson積分は
11h(x;1,1,q,q)h(x;a,b,c,d)dx1x2=2π(abcd;q)(q,ab,ac,ad,bc,bd,cd;q)
という実積分に変形できる. 以下はGasper-Rahmanの本, Basic Hypergeometric Seriesに書かれている証明である.

まず, q積分を
abf(t)dqt:=0n(bqnf(bqn)aqnf(aqn))
とすると, 前回の記事 で示したAl-Salam-Verma積分
ab(tq/a,tq/b,ct;q)(dt,et,ft;q)dqt=(ba)(aq/b,bq/a,c/d,c/e,c/f,q;q)(ad,ae,af,bd,be,bf;q),(c=abdef)
を用いて,
h(x;1)h(x;a,b)=(1/a,1/b;q)(ba)(q,aq/b,bq/a,ab;q)ab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dquh(x;u)h(x;1)h(x;c,d)=(1/c,1/d;q)(dc)(q,cq/d,dq/c,cd;q)cd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvh(x;v)h(x;q)h(x;u,v)=q(q/u,q/v;q)(vu)(q,uq/v,vq/u,uv;q)u/qv/q(tq32/u,tq32/v,tq;q)(tq/uv;q)dqth(x;tq)
が成り立つ. また,
12ππh(x;q)h(x;tq12)dθ=12ππ(eiθq,eiθq;q)(teiθq,teiθq;q)dθ=12ππ0n,m(1/t;q)n(1/t;q)m(q;q)n(q;q)m(tq)n+mei(nm)dθ=π0n(1/t,1/t;q)n(q;q)n2(t2q)n=π(tq,tq;q)(q,t2q;q)=π(tq,tq;q)(q;q)(tq,tq,tq,tq;q)=π(tq;q)(q,tq,tq,tq;q)
である. よって, Al-Salam-Verma積分を反復して適用することによって,
12ππh(x;1,1,q,q)h(x;a,b,c,d)dθ=(1/a,1/b,1/c,1/d;q)2(ba)(dc)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ππh(x;q,q)dxab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dquh(x;u)cd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvh(x;v)=(1/a,1/b,1/c,1/d;q)2(ba)(dc)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ππdxab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dqucd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvq(q/u,q/v;q)(vu)(q,uq/v,vq/u,uv;q)u/qv/q(tq32/u,tq32/v,tq;q)(tq/uv;q)h(x;q)dqth(x;tq)=(1/a,1/b,1/c,1/d;q)(ba)(dc)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dqucd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvq(q/u,q/v;q)(vu)(q,uq/v,vq/u,uv;q)u/qv/q(tq32/u,tq32/v,tq;q)(tq/uv;q)dqtπ(tq;q)(q,tq,tq,tq;q)=π(1/a,1/b,1/c,1/d;q)(ba)(dc)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dqucd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvq(q/u,q/v;q)(vu)(q,q,uq/v,vq/u,uv;q)u/qv/q(tq32/u,tq32/v,tq;q)(tq/uv,tq,tq;q)dqt=π(1/a,1/b,1/c,1/d;q)(ba)(dc)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ab(uq/a,uq/b,u;q)(u/ab;q)dqucd(vq/c,vq/d,v;q)(v/cd;q)dqvq(q/u,q/v;q)(vu)(q,q,uq/v,vq/u,uv;q)(vu)(uq/v,vq/u,uv,q,q,q;q)q(q/v,u,u,q/u,v,v;q)=π(1/a,1/b,1/c,1/d,q,q;q)(ba)(dc)(q,q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ab(uq/a,uq/b;q)(u/ab,u;q)dqucd(vq/c,vq/d,uv;q)(v/cd,v,uv;q)dqv=π(1/a,1/b,1/c,1/d,q,q;q)(ba)(dc)(q,q,q,aq/b,bq/a,ab,cq/d,dq/c,cd;q)ab(uq/a,uq/b;q)(u/ab,u;q)dqu(dc)(cq/d,dq/c,cdu,u,1,q;q)(1/d,c,cu,1/c,d,du;q)=π(1/a,1/b,q,q,1;q)(ba)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cd,c,d;q)ab(uq/a,uq/b,cdu;q)(u/ab,cu,du;q)dqu=π(1/a,1/b,q,q,1;q)(ba)(q,q,aq/b,bq/a,ab,cd,c,d;q)(ba)(aq/b,bq/a,abcd,c,d,q;q)(1/b,ac,ad,1/a,bc,bd;q)=π(q,q,1,abcd;q)(q,ab,ac,ad,bc,bd,cd;q)=2π(abcd;q)(q,ab,ac,ad,bc,bd,cd;q)
となって示される.

参考文献

[1]
George Gasper, Mizan Rahman, Basic Hypergeometric Series
投稿日:2024529
OptHub AI Competition

この記事を高評価した人

高評価したユーザはいません

この記事に送られたバッジ

バッジはありません。
バッチを贈って投稿者を応援しよう

バッチを贈ると投稿者に現金やAmazonのギフトカードが還元されます。

投稿者

Wataru
Wataru
635
44414
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

コメント

他の人のコメント

コメントはありません。
読み込み中...
読み込み中