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Barnesの第1補題

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Barnesの第1補題に2通りの証明を与える.

Barnesの第1補題

12πiiiΓ(a+s)Γ(b+s)Γ(cs)Γ(ds)ds=Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)Γ(a+b+c+d)

その1

留数定理により,
12πiiiΓ(a+s)Γ(b+s)Γ(cs)Γ(ds)ds=0nRess=c+nΓ(a+s)Γ(b+s)Γ(cs)Γ(ds)+0nRess=d+nΓ(a+s)Γ(b+s)Γ(cs)Γ(ds)=0n(1)nn!Γ(a+c+n)Γ(b+c+n)Γ(dcn)+0n(1)nn!Γ(ad+n)Γ(bd+n)Γ(cdn)=Γ(a+c)Γ(b+c)Γ(dc)2F1[a+c,b+c1+cd;1]+Γ(a+d)Γ(b+d)Γ(cd)2F1[a+d,b+d1+dc;1]=Γ(a+c)Γ(b+c)Γ(dc)Γ(1+cd)Γ(1abcd)Γ(1ad)Γ(1bd)+Γ(a+d)Γ(b+d)Γ(cd)Γ(1+dc)Γ(1abcd)Γ(1ac)Γ(1bc)=Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)Γ(a+b+c+d)sinπ(a+d)sinπ(b+d)sinπ(a+c)sinπ(b+c)sinπ(dc)sinπ(a+b+c+d)=Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)Γ(a+b+c+d)
となって示される.

その2

Mellin逆変換公式より,
F(s)=0xs1f(x)dxG(s)=0xs1g(x)dx
とするとき,
0f(x)g(x)dx=12πi0g(x)iiF(t)xtdtdx=12πiiiF(t)G(1t)dt
が成り立つ. よって,
f(x)=xb(1+x)ag(x)=xc(1+x)d
とすると, ベータ積分より,
F(s)=Γ(b+s)Γ(abs)Γ(a)G(s)=Γ(d+s)Γ(cds)Γ(c)
であるから,
Γ(b+d+1)Γ(a+cbd1)Γ(a+c)=0xb+d(1+x)a+cdx=12πiΓ(a)Γ(c)iiΓ(b+s)Γ(abs)Γ(1+ds)Γ(cd1+s)ds
を得る. よって, 文字を適当に置き換えることによって,
12πiiiΓ(a+s)Γ(b+s)Γ(cs)Γ(ds)ds=Γ(a+c)Γ(a+d)Γ(b+c)Γ(b+d)Γ(a+b+c+d)
が得られる.

投稿日:2024531
更新日:2024531
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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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