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多重ゼータ値とその類似 Part2

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Lemma 2.1.  nZ0α>0β00x<1に対して

[2.1.1]   0xtn1+α(1t)1+βdt=(α)n(1x)β(α+β)nnm(α+β)mxm+α(α)m(m+α)

[2.1.2]   0xtn+α(1t)1+βdt=α+nα+β+n(α)n(1x)β(α+β)nn<m(α+β)mxm+α(α)m(m+α)
 
Proof.

   In=0xtn1+α(1t)1+βdt
 
とおく。

   In1In=0xtn2+α(1t)βdt=[tn1+α(1t)βn1+α]0x+βn1+α0xtn1+α(1t)1+βdt=xn1+α(1x)βn1+α+βn1+αIn
 
整理して,

   n1+α+βn1+αIn=xn1+α(1x)βn1+α+In1
 
これより

   (α+β)n(α)nIn=I0(1x)βm=0n1(α+β)mxm+α(α)m(m+α)=xαα2F1[α,1β1+α;x](1x)βm=0n1(α+β)mxm+α(α)m(m+α)=(1x)βnm(α+β)mxm+α(α)m(m+α)

 
Corollary 2.1.

[2.2]   0xtn1+α1tlnj1tdt=k=0jj!k!lnk1xnmxm+α(m+α)jk+1

 
Proof.
 [2.1.1]において,β=0とし,αについてj回微分すればよい。

 
Definition.

   abf1(t)f2(t)fn(t)=ab(f1(t)f1(a))f2(t)fn(t)=a<t1<<tn<bf1(t1)f2(t2)fn(tn)dt1dtn

   abf(t)g(t)g(t)rh(t)=abf(t)(g(t))rh(t)

   abf(t)(atg1(u)gn(u))dt=abg1(t)gn(t)f(t)

 
Corollary 2.1.

[2.3.1]   0xtn1+α(1t)1+β(1t(1t))a1=(α)n(α+β)nnn1naxna+α(1x)β(n1+α)(na+α)(α+β)na(α)na

[2.3.2]   0xtn1+α(1t)1+β(11t)a1=(α)n(α+β)nnn1<<naxna+α(1x)β(n1+α+β)(na1+α+β)(na+α)(α+β)na(α)na

 
Proof.
 aに関する数学的帰納法により容易にわかる。

 
Corollary 2.2.  0x<1に対して

[2.4.1]   0xtn11tdt=n<mxmm

[2.4.2]   0xtn1tdt=nmxmm

[2.4.3]   0xtn121tdt=n<mxm12m12=nmxm+12m+12

[2.4.4]   0xtn+121tdt=n<mxm+12m+12

[2.4.5]   0xtn11tdt=1nCnnmCmxm1x

[2.4.6]   0xtn1tdt=1(n+12)Cnn<mCmxm1x

[2.4.7]   0xtn121tdt=Cnn<mxm121xmCm=Cnnmxm+121x(m+12)Cm

[2.4.8]   0xtn+121tdt=Cn+1n<mxm+121x(m+12)Cm

 
Proof.
 いずれもLemma 2.1の特殊な場合である。適当なα, βを代入すればよい。

 
Theorem 2.1.  nZ0aZ>0に対して

[2.5.1]   0xt2n(sin1xsin1t)2a11t2dt=(2a1)!Cnn<n1<<nax2na(2n1)2(2na)2Cna

[2.5.2]   0xt2n(sin1xsin1t)2a21t2dt=(2a2)!Cnn<n1<<nax2na11x2(2n1)2(2na1)2(2na)Cna

[2.5.3]   0xt2n+1(sin1xsin1t)2a11t2dt=(2a1)!(2n+1)Cnn<n1<<naCnax2na+1(2n1+1)2(2na1+1)2(2na+1)

[2.5.4]   0xt2n+1(sin1xsin1t)2a21t2dt=(2a2)!(2n+1)Cnn<n1<<naCnax2na1x2(2n1+1)2(2na1+1)2

 
Proof.
 いずれも計算の原理は同じなので,ここでは[2.5.1]のみ証明する。

   0xt2n1t2(11t2)2a1=Cnn<n112n1Cn10xt2n111t21t2(11t2)2a2=Cnn<n11(2n1)2Cn10xt2n11t2(11t2)2a3=Cnn<n1<n2Cn1(2n1)2Cn1(2n2)0xt2n211t21t2(11t2)2a4=Cnn<n1<n21(2n1)2(2n2)20xt2n21t2(11t2)2a5==Cnn<n1<<nax2na(2n1)2(2na)2Cna

   0xt2n1t2(11t2)2a1=11!0xt2n(sin1xsin1t)1t2(11t2)2a2=12!0xt2n(sin1xsin1t)21t2(11t2)2a3==1(2a1)!0xt2n(sin1xsin1t)2a11t2dt

 
Theorem 2.2.

[2.6]   1(2a1)!(2b)!0x(xt)2btant0t(tu)2a1(sin1u)2ndudt=Cnn<m1<<ma<n1<<nbsin2nbx(2m1)2(2ma1)2(2na)3(2n1)2(2nb)2Cnb        
 
Proof.

   0xt2n1t2(11t2)2a11t(11t2)2b=Cnn<m1<<ma1(2m1)2(2ma)2Cma0xt2mat(11t2)2b=Cnn<m1<<ma1(2m1)2(2ma1)2(2ma)3Cma0xt2ma1t2(11t2)2b1     =Cnn<m1<<ma<n1<<nbx2nb(2m1)2(2ma1)2(2na)3(2n1)2(2nb)2Cnb

   0xt2n1t2(11t2)2a11t(11t2)2b=0x11s2(11s2)2b10s1t0tu2n1u2(11u2)2a1=1(2b1)!(2a1)!0x(sin1xsin1s)2b11s20s1t0tu2n(sin1tsin1u)2a11u2dudtds        =1(2a1)!(2b)!0x(sin1xsin1t)2bt0tu2n(sin1tsin1u)2a11u2dudt

あとはxsinxに置き換えればよい。

 
Definition.

   SnC(k)=0<n1<<nrn(2n)kCnr1

   SnD(k)=0n1<<nrn(2n+1)kCnr

   SnC(k;x)=0<n1<<nrn(2n)kCnr1sin2nrx

   SnD(k;x)=0n1<<nrn(2n+1)kCnrsin2nr+1x

 
Theorem 2.3.

[2.7]   SC({2}a1,3,{2}b;x)=1(2a)!(2b)!0xt2a(xt)2btantdt

 
Proof.
 [2.6]において,n=0とすればよい。

 
Corollary 2.3.

[2.8]   SC({2}a1,3,{2}b)=1(2a)!(2b)!0π2t2a(π2t)2btantdt

 
Proof.
 [2.7]において,x=π2とすればよい。

 
Theorem 2.4.

[2.9]   SD({2}a1,3,{2}b1,1;x)=1(2a1)!(2b)!0xt2a1(xt)2btantdt

 
Proof.
 [2.5.3]について,Theorem 2.2,2.3と同様にすればよい。

投稿日:2021725

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