Lemma 4.1. 0<x≤1に対して
[4.1] Li{1}a−1,2(1−x)=ζ(a+1)−∑j=0a1j!∑0<nxnna−j+1lnj1x
Proof.
Li{1}a−1,2(1−x)=∫01−x11−t(∘11−t)a−1∘1t=∫x111−t(∘1t)a=∑0<n∫x1tn−1(∘1t)a=∑0<n∫x11ttn−xnn(∘1t)a−1=∑0<n∫x11t(tn−xnn2−xnnlntx)(∘1t)a−2=⋯=∑0<n(1na+1−∑j=0a1j!xnna−j+1lnj1x)=ζ(a+1)−∑j=0a1j!∑0<nxnna−j+1lnj1x◻
Conjecture 4.1. a∈Z>0, b∈Z≥0に対して
[4.2] Li{1}a−1,b+2(1−x)=∑0<n(1na+1−∑j=0axnna−j+1Li{1}j(1−x))∑k=0b(−1)kζn−1({1}b−k)Li{1}k(x)
著者はb=0,1,2での証明に成功したが,一般のbでの厳密な証明は未達成。計算方法は確立しているが。
Corollary 4.1. x<1に対して
[4.3] ∑0<nζn−1({1}a−1)n3n!(1−x)n=∑0<m≤n1(m−x)na+1−∑j=1a∑0<m<n1ma−j+1(n−x)j+1
∑0<nζn−1({1}a−1)n3n!(1−x)n=∫01t−x1−tLi{1}a−1,2(1−t)dt=∫01t−x1−t∑0<n(1−tnna+1−∑j=1a1j!tnna−j+1lnj1t)dt=∑0<n(1na+1∫01t−x(1−tn)1−tdt−∑j=1a1j!na−j+1∫01tn−x1−tlnj1t)=∑0<n(1na+1∑m=1n∫01tm−1+xdt−∑j=1a1j!na−j+1∑n<m∫01tm−1−xlnj1tdt)=∑0<n(1na+1∑m=1n1m−x−∑j=1a1j!na−j+1∑n<mj!(m−x)j+1)=∑0<m≤n1(m−x)na+1−∑j=1a∑0<m<n1ma−j+1(n−x)j+1◻
Corollary 4.2.
[4.4] ∑0<nζn−1({1}a−1)ζn⋆({1}b)n3=ζ⋆(b+1,a+1)−∑j=1a(j+b−1b)ζ(a−j+1,j+b+1)
Proof. [4.3]において,xについて冪級数展開して係数を比較する。◻
Theorem 4.1.
[4.5] Li{1}a−1,b+1(1−x)=∑j=0b−1(−1)jζ({1}a−1,b−j+1)Li{1}j(x)+(−1)b∑0≤n1≤⋯≤nb≤aLi{1}n1(1−x)Lia−nb+1,nb−nb−1+1,⋯,n2−n1+1(x)
∫0x11−tLi{1}a−1,2(1−t)dt=ζ({1}a−1,3)−Li{1}a−1,3(1−x)
∫0x11−tLi{1}a−1,2(1−t)dt=∫0x11−t(ζ(a+1)−∑j=0a1j!∑0<ntnna−j+1lnj1t)dt=ζ(a+1)ln11−x−∑j=0a1j!∑0<n1na−j+1∫0xtn1−tlnj1tdt=ζ({1}a−1,2)ln11−x−∑j=0a1j!∑0<n1na−j+1∑k=0jj!k!lnk1x∑n<mxmmj−k+1=ζ({1}a−1,2)ln11−x−∑0≤k≤j≤a1k!lnk1x∑0<n<mxmna−j+1mj−k+1
∫0x11−tdtを繰り返せばよい。◻
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