ガンマ関数の対数とリーマン・ゼータ関数
ガンマ関数の対数とリーマン・ゼータ関数
(1)
\[ \log\Gamma\left(x+1\right)=-\gamma x+\sum_{k=2}^{\infty}\frac{(-1)^{k}\zeta\left(k\right)}{k}x^{k} \](2)
\[ \gamma=\sum_{k=2}^{\infty}\frac{(-1)^{k}\zeta\left(k\right)}{k} \]-
(\(\Gamma\left(x\right)\)はガンマ関数、\(\gamma\)はオイラー・マスケローニ定数、\(\zeta\left(x\right)\)はリーマン・ゼータ関数)(1)
\begin{align*} \log\Gamma\left(x+1\right) & =\int_{0}^{x}\frac{d}{dx}\log\Gamma\left(x+1\right)dx\\ & =\int_{0}^{x}\psi\left(x+1\right)dx\\ & =\int_{0}^{x}\left\{ -\gamma+\sum_{k=1}^{\infty}(-1)^{k+1}\zeta(k+1)z^{k}\right\} dx\slug{jupvfrgr}\\ & =-\gamma x+\sum_{k=1}^{\infty}(-1)^{k+1}\frac{\zeta(k+1)}{k+1}z^{k+1}\\ & =-\gamma x+\sum_{k=2}^{\infty}\frac{(-1)^{k}\zeta\left(k\right)}{k}x^{k} \end{align*}(1)-2
\begin{align*} \log\Gamma\left(x+1\right) & =\log\left(x\Gamma\left(x\right)\right)\\ & =\log x+\log\Gamma\left(x\right)\\ & =\log x-\log\left(xe^{\gamma x}\prod_{k=1}^{\infty}\left(1+\frac{x}{k}\right)e^{-\frac{x}{k}}\right)\\ & =\log x-\left(\log x+\gamma x+\sum_{k=1}^{\infty}\log\left(1+\frac{x}{k}\right)-\sum_{k=1}^{\infty}\frac{x}{k}\right)\\ & =\log x-\left(\log x+\gamma x+\sum_{k=1}^{\infty}\sum_{j=1}^{\infty}\frac{(-1)^{j+1}}{j}\left(\frac{x}{k}\right)^{j}-\sum_{k=1}^{\infty}\frac{x}{k}\right)\\ & =\log x-\left(\log x+\gamma x+\sum_{k=1}^{\infty}\sum_{j=2}^{\infty}\frac{(-1)^{j+1}}{j}\left(\frac{x}{k}\right)^{j}\right)\\ & =\log x-\left(\log x+\gamma x+\sum_{j=2}^{\infty}\frac{(-1)^{j+1}}{j}x^{j}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{k^{j}}\right)\\ & =\log x-\left(\log x+\gamma x+\sum_{j=2}^{\infty}\frac{(-1)^{j+1}}{j}x^{j}\zeta\left(j\right)\right)\\ & =-\gamma x+\sum_{j=2}^{\infty}\frac{(-1)^{j}\zeta\left(j\right)}{j}x^{j} \end{align*}(2)
\begin{align*} \gamma & =\left[\gamma x\right]_{x=1}\\ & =\left[-\log\Gamma\left(1+x\right)+\sum_{k=2}^{\infty}\frac{(-1)^{k}\zeta\left(k\right)}{k}x^{k}\right]_{x=1}\\ & =\sum_{k=2}^{\infty}\frac{(-1)^{k}\zeta\left(k\right)}{k} \end{align*}ページ情報
タイトル | ガンマ関数の対数とリーマン・ゼータ関数 |
URL | https://www.nomuramath.com/mc0bcpgo/ |
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ガンマ関数の極限問題
\[
\lim_{x\rightarrow0}\frac{\Gamma(ax)}{\Gamma(x)}=\frac{1}{a}
\]
ガウスの乗法公式
\[
\Gamma(nz)=\frac{n^{nz-\frac{1}{2}}}{\left(2\pi\right)^{\frac{n-1}{2}}}\prod_{k=0}^{n-1}\Gamma\left(z+\frac{k}{n}\right)
\]
ガンマ関数の相反公式
\[
\Gamma(z)\Gamma(1-z)=\pi\sin^{-1}(\pi z)
\]
(*)ガンマ関数と複素数
\[
\lim_{R\rightarrow\infty}\int_{0}^{Re^{i\theta}}z^{\alpha-1}e^{-z}dz=\Gamma\left(\alpha\right)
\]