多重ゼータ値関連の内容を書きます。
今回やるやつ↓↓↓
$r$は2以上の正整数
$$\zeta(\lbrace 1 \rbrace^{r-2},2)=\zeta(r)$$
例
$$\zeta(3)=\zeta(1,2)$$
$$\zeta(4)=\zeta(1,1,2)$$
$$\zeta(5)=\zeta(1,1,1,2)$$
$\vdots$
$$\zeta(s)=\frac{1}{\Gamma(s)}\int_{0}^{\infty}\frac{x^{s-1}}{e^x-1}dx$$
\begin{align}
\Gamma(s)&=\int_{0}^{\infty}x^{s-1}e^{-x}dx\\
&=n^s\int_{0}^{\infty}t^{s-1}e^{-nt}dt \quad(x=nt)\\
\end{align}
$$\therefore\frac{1}{n^s}=\frac{1}{\Gamma(s)}\int_{0}^{\infty}t^{s-1}e^{-nt}dt$$
両辺$1\leq n$の範囲で和をとると
\begin{align}
\zeta(s)&=\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{\Gamma(s)}\int_{0}^{\infty}t^{s-1}e^{-nt}dt\\
&=\frac{1}{\Gamma(s)}\int_{0}^{\infty}t^{s-1}\sum_{n=1}^{\infty}e^{-nt}dt\\
&=\frac{1}{\Gamma(s)}\int_{0}^{\infty}\frac{t^{s-1}}{e^t-1}dt\quad \blacksquare
\end{align}
$r$は正整数
$$\frac{1}{r!}\Big(-\log{(1-x)}\Big)^{r}=\sum_{0\lt n_1 \lt n_2\lt \cdots \lt n_r}\frac{x^{n_r}}{n_1 n_2 \cdots n_r}$$
シャッフル積を用いる
\begin{align}
\frac{1}{r!}\Big(-\log{(1-x)}\Big)^{r}
&=\frac{1}{r!}\Big(\int_{0}^{x}\frac{1}{1-t}dt\Big)^{r}\\
&=\int_{0\lt t_1 \lt t_2 \lt \cdots \lt t_r \lt x}\frac{dt_1}{1-t_1}\frac{dt_2}{1-t_2}\cdots\frac{dt_r}{1-t_r}\\
&=\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{dt_3}{1-t_3}\int_{0}^{t_3}\frac{dt_2}{1-t_2}\int_{0}^{t_2}\frac{dt_1}{1-t_1}\\
&=\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{dt_3}{1-t_3}\int_{0}^{t_3}\frac{dt_2}{1-t_2}\int_{0}^{t_2}\sum_{1\leq n_1}{t_1}^{n_1-1}\\
&=\sum_{1\leq n_1}\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{dt_3}{1-t_3}\int_{0}^{t_3}\frac{dt_2}{1-t_2}\int_{0}^{t_2}{t_1}^{n_1-1}\\
&=\sum_{1\leq n_1}\frac{1}{n_1}\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{dt_3}{1-t_3}\int_{0}^{t_3}\frac{{t_2}^{n_1}}{1-t_2}dt_2\\
&=\sum_{1\leq n_1,n_2}\frac{1}{n_1}\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{dt_3}{1-t_3}\int_{0}^{t_3}{t_2}^{n_1+n_2-1}dt_2\\
&=\sum_{1\leq n_1,n_2}\frac{1}{n_1(n_1+n_2)}\int_{0}^{x}\frac{dt_r}{1-t_r}\cdots\int_{0}^{t_4}\frac{{t_3}^{n_1+n_2}}{1-t_3}dt_3\\
&\vdots\\
&=\sum_{1\leq n_1,n_2\cdots n_r}\frac{x^{n_1+n_2+\cdots+n_r}}{n_1(n_1+n_2)\cdots(n_1+n_2+\cdots+n_r)}\\
&=\sum_{0\lt n_1 \lt n_2\lt \cdots \lt n_r}\frac{x^{n_r}}{n_1 n_2 \cdots n_r} \quad\blacksquare
\end{align}
$r$は2以上の正整数
$$\zeta(\lbrace 1 \rbrace^{r-2},2)=\zeta(r)$$
\begin{align}
\frac{1}{(r-1)!}\int_{0}^{1}\frac{\Big(-\log{(1-x)}\Big)^{r-1}}{x}dx&=\int_{0}^{1}\sum_{0\lt n_1 \lt n_2\lt \cdots \lt n_{r-1}}\frac{x^{n_{r-1}-1}}{n_1 n_2 \cdots n_{r-1}}dx \quad(\because補題2)\\
&=\sum_{0\lt n_1 \lt n_2\lt \cdots \lt n_{r-1}}\frac{1}{n_1 n_2 \cdots n_{r-1}^2}\\
&=\zeta(\lbrace 1 \rbrace^{r-2},2)
\end{align}
一方で
\begin{align}
\frac{1}{(r-1)!}\int_{0}^{1}\frac{\Big(-\log{(1-x)}\Big)^{r-1}}{x}dx&=\frac{1}{(r-1)!}\int_{0}^{\infty}\frac{t^{r-1}}{1-e^{-t}}e^{-t}dt \quad(x=1-e^{-t})\\
&=\frac{1}{(r-1)!}\int_{0}^{\infty}\frac{t^{r-1}}{e^{t}-1}dt\\
&=\frac{1}{(r-1)!}\Gamma(r)\zeta(r) \quad(補題1)\\
&=\zeta(r)
\end{align}
したがって
$$\zeta(\lbrace 1 \rbrace^{r-2},2)=\zeta(r) \blacksquare$$
夏休みなのでたくさん記事を書こうと思っていましたが、気づいたら3週間が過ぎていました...(´;ω;`)悲しみの顔