予想L-3の確認を続けます。π/11代入とπ/13代入の場合を調べました。
次の@の統一的法則性の結果に、π/11を代入した場合を調べます。
cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・) -----@
まずは@を重回積分-重回微分した結果を書き下していきます。
[重回積分、重回微分した一連の式]
・
・
4回微分
{2sin(x/2)・sin(x/2)+4(2+cosx)cos(x/2)}/(sin(x/2))^5=2^4sinx + 4^4sin2x + 6^4sin3x + 8^4sin4x + ・・・・
3回微分
(2+cosx)/(sin(x/2))^4=2^3cosx + 4^3cos2x + 6^3cos3x + 8^3cos4x + ・・・・
2回微分
cos(x/2)/(sin(x/2))^3=-(2^2sinx + 4^2sin2x + 6^2sin3x + 8^2sin4x + ・・・・)
1回微分
-1/(sin(x/2))^2=2(2cosx + 4cos2x + 6cos3x + 8cos4x + ・・・・)
0回積分
cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・・)
1回積分
log(2sin(x/2))=-(cosx/1 + cos2x/2 + cos3x/3 + ・・・)
2回積分
∫log(2sin(x/2))=-(sinx/1^2 + sin2x/2^2 + sin3x/3^2 + ・・・)
3回積分
∫∫log(2sin(x/2))=(cosx/1^3 + cos2x/2^3 + cos3x/3^3 + ・・・) - ζ(3)
4回積分
∫∫∫log(2sin(x/2))=(sinx/1^4 + sin2x/2^4 + sin3x/3^4 + ・・・) - ζ(3)・x/1!
5回積分
∫∫∫∫log(2sin(x/2))=-(cosx/1^5 + cos2x/2^5 + cos3x/3^5 + ・・・) + ζ(5) - ζ(3)・x^2/2!
6回積分
∫∫∫∫∫log(2sin(x/2))
=-(sinx/1^6 + sin2x/2^6 + sin3x/3^6 + ・・・) + ζ(5)・x/1! - ζ(3)・x^3/3!
7回積分
∫∫∫∫∫∫log(2sin(x/2))
=(cosx/1^7 + cos2x/2^7 + cos3x/3^7 + ・・・) - ζ(7) + ζ(5) ・x^2/2! - ζ(3)・x^4/4!
8回積分
∫∫∫∫∫∫∫log(2sin(x/2))
=(sinx/1^8 + sin2x/2^8 + sin3x/3^8 + ・・・) - ζ(7)・x/1! + ζ(5)・x^3/3! - ζ(3)・x^5/5!
・
・
と、このように上下に延々と続いていきます。すべての∫は0〜xの定積分、またdx・・dxは略しました。
上の式の x にπ/11を代入すると、次のようになります。
(これは「火星 その8」のπ/11代入で既に計算はやっているので、それをそのまま利用します。)
[π/11代入の式]
・
・
2回積分
-{A・(1/1^2 + 1/10^2 - 1/12^2 - 1/21^2 + 1/23^2 + 1/32^2 - 1/34^2 - 1/43^2 +・・・)
+ B・(1/2^2 + 1/9^2 - 1/13^2 - 1/20^2 + 1/24^2 + 1/31^2 - 1/35^2 - 1/42^2 +・・・)
+ C・(1/3^2 + 1/8^2 - 1/14^2 - 1/19^2 + 1/25^2 + 1/30^2 - 1/36^2 - 1/41^2 +・・・)
+ D・(1/4^2 + 1/7^2 - 1/15^2 - 1/18^2 + 1/26^2 + 1/29^2 - 1/37^2 - 1/40^2 +・・・)
+ E・(1/5^2 + 1/6^2 - 1/16^2 - 1/17^2 + 1/27^2 + 1/28^2 - 1/38^2 - 1/39^2 +・・・)}
=∫(0〜π/11) log(2sin(x/2))
3回積分
L・(1 - 1/10^3 - 1/12^3 + 1/21^3 + 1/23^3 - 1/32^3 - 1/34^3 + 1/43^3 +・・・)
+ M・(1/2^3 - 1/9^3 - 1/13^3 + 1/20^3 + 1/24^3 - 1/31^3 - 1/35^3 + 1/42^3 +・・・)
+ N・(1/3^3 - 1/8^3 - 1/14^3 + 1/19^3 + 1/25^3 - 1/30^3 - 1/36^3 + 1/41^3 +・・・)
+ P・(1/4^3 - 1/7^3 - 1/15^3 + 1/18^3 + 1/26^3 - 1/29^3 - 1/37^3 + 1/40^3 +・・・)
+ Q・(1/5^3 - 1/6^3 - 1/16^3 + 1/17^3 + 1/27^3 - 1/28^3 - 1/38^3 + 1/39^3 +・・・)
- (1-1/2^2)ζ(3)/11^3 -ζ(3)
=∫(0〜π/11)∫log(2sin(x/2))
・
・
となります。
ここで、A=sin(π/11)、B=sin(2π/11)、C=sin(3π/11)、D=sin(4π/11)、E=sin(5π/11)、
L=cos(π/11)、M=cos(2π/11)、N=cos(3π/11)、P=cos(4π/11)、Q=cos(5π/11)。
上で右辺の重回積分は一番左の(最後の)∫だけが0〜π/11の定積分で、他の∫はすべて0〜xの定積分。
このようになります。
「火星 その8」のπ/11代入では、上の結果が、「ディリクレのL関数L(χ,s)にはならない・・」と結論づけたのですが、
それは私の間違いで、じつは、上から予想L−3を成立させるL(χ,s)がきちんと出るのです!
もう一度、予想L−3を書きましょう。
さて、上のπ/11代入の結果が、この予想を支持しているか否かを以下見ましょう。
いまπ/11代入ですから、もちろん、k=11です。よって、導手NがN=11で且つ11=|m|である虚2次体Q(√-11)に対応
するL(χ,s)が出現してくるはずです。
またいま虚2次体Q(√-11)が考察の対象になっているわけですから、予想L-3の後半からQ(√-11)に対応する
L(χ,s)は偶数回の微分・積分の所に現れているはずだとなります。
よって、上の[π/11代入の式]の2回積分の箇所だけに注目すればよいのです(3回積分の方は無視)。
結論からいえば、ここでも予想L−3は成り立っているのですが、以下説明します。
2回積分の5つの青字の級数はLQ(s)の分身とよぶべき級数であったのです。
LQ(s)は初出ですので定義を書きます。次のもので、ディリクレのL関数L(χ,s)の一種です。
LQ(s)=(1/1^s - 1/2^s + 1/3^s + 1/4^s + 1/5^s - 1/6^s - 1/7^s - 1/8^s + 1/9^s -1/10^s)
+ (1/12^s - 1/13^s + 1/14^s + 1/15^s + 1/16^s - 1/17^s - 1/18^s - 1/19^s + 1/20^s - 1/21^s) +・・・
(注意: + - はこの()の単位で延々とくり返されていく。)
上をディリクレ指標χ(a)を用いて表現すると、次のようになります。
LQ(s)は、mod 11に対応したχ(a)をもち、
「 a≡1 or 3 or 4 or 5 or 9 mod 11-->χ(a)=1、
a≡2 or 6 or 7 or or 8 or 10 mod 11 -->χ(a)=-1、
それ以外のaではχ(a)=0」
というχ(a)に対応したL(χ,s)となります。そして、このχ(a)の導手はN=11です。
注意:LQ(s)という呼称は私が勝手につけたものですので、ご注意ください。
じつは、LQ(s)はQ(√-11)に対応するL(χ,s)となっているのです。
LQ(s)がQ(√-11)に対応するL(χ,s)であることは、平方剰余の相互法則と補充則を使って私が手計算で確め
ました。
さて、2回積分の5つの青字の級数たちがLQ(s)の分身であることを示します。
[分身であることを示す]
係数A,B,C,D,Eにかかる級数をそれぞれA1,B1,C1,D1,E1と表すと、次のようになる。
A1=1/1^2 + 1/10^2 - 1/12^2 - 1/21^2 + 1/23^2 + 1/32^2 - 1/34^2 - 1/43^2 +・・・
B1=1/2^2 + 1/9^2 - 1/13^2 - 1/20^2 + 1/24^2 + 1/31^2 - 1/35^2 - 1/42^2 +・・・
C1=1/3^2 + 1/8^2 - 1/14^2 - 1/19^2 + 1/25^2 + 1/30^2 - 1/36^2 - 1/41^2 +・・・
D1=1/4^2 + 1/7^2 - 1/15^2 - 1/18^2 + 1/26^2 + 1/29^2 - 1/37^2 - 1/40^2 +・・・
E1=1/5^2 + 1/6^2 - 1/16^2 - 1/17^2 + 1/27^2 + 1/28^2 - 1/38^2 - 1/39^2 +・・・
さて、A1+ B1 + C1- D1 + E1を計算すると、
A1+ B1 + C1- D1 + E1
=(1/1^2 + 1/10^2 - 1/12^2 - 1/21^2 + 1/23^2 + 1/32^2 - 1/34^2 - 1/43^2 +・・・)
+ (1/2^2 + 1/9^2 - 1/13^2 - 1/20^2 + 1/24^2 + 1/31^2 - 1/35^2 - 1/42^2 +・・・)
+ (1/3^2 + 1/8^2 - 1/14^2 - 1/19^2 + 1/25^2 + 1/30^2 - 1/36^2 - 1/41^2 +・・・)
- (1/4^2 + 1/7^2 - 1/15^2 - 1/18^2 + 1/26^2 + 1/29^2 - 1/37^2 - 1/40^2 +・・・)
+ (1/5^2 + 1/6^2 - 1/16^2 - 1/17^2 + 1/27^2 + 1/28^2 - 1/38^2 - 1/39^2 +・・・)
=1/1^2 + 1/2^2 + 1/3^2 - 1/4^2 + 1/5^2 + 1/6^2 - 1/7^2 + 1/8^2 + 1/9^2 + 1/10^2
- 1/12^2 - 1/13^2 - 1/14^2 + 1/15^2 - 1/16^2 - 1/17^2 + 1/18^2 - 1/19^2 - 1/20^2 - 1/21^2 +・・・
=1/1^2 - 1/2^2 + 1/3^2 + 1/4^2 + 1/5^2 - 1/6^2 - 1/7^2 - 1/8^2 + 1/9^2 - 1/10^2
+ 1/12^2 - 1/13^2 + 1/14^2 + 1/15^2 + 1/16^2 - 1/17^2 - 1/18^2 - 1/19^2 + 1/20^2 - 1/21^2 +・・・
+ (2/2^2 - 2/4^2 + 2/6^2 + 2/8^2 + 2/10^2 - 2/12^2 - 2/14^2 - 2/16^2 + 2/18^2 - 2/20^2 + ・・・)
=LQ(2) + 2/2^2・(1/1^2 - 1/2^2 + 1/3^2 + 1/4^2 + 1/5^2 - 1/6^2 - 1/7^2 - 1/8^2 + 1/9^2 - 1/10^2+・・)
=LQ(2) + 1/2・LQ(2)
=(1 + 1/2)・LQ(2)
となり、上で定義したLQ(s)の特殊値LQ(2)が出てくるのである!
A1,B1,C1,D1,E1を「A1+ B1 + C1- D1 + E1」のように組み合わせると、このようにLQ(s)を構成することができ
るのである。
これで、A1,B1,C1,D1,E1はLQ(s)の分身であることがわかった。
終わり。
よって予想通り、ちゃんと虚2次体Q(√-11)に対応するL(χ,s)が分身の姿で出現していることがわかり
ました。
以上より、π/11代入でも、予想L-3は成立していることがわかりました。
次の@の統一的法則性の結果に、π/13を代入した場合を調べます。
cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・) -----@
一つ上のπ/11の[重回積分、重回微分した一連の式]の x にπ/13を代入すると、次のようになります。
(これは「火星 その8」のπ/13代入で既に計算はやっているので、それをそのまま利用します。)
[π/13代入の式]
・
・
2回積分
-{A・(1/1^2 + 1/12^2 - 1/14^2 - 1/25^2 + 1/27^2 + 1/38^2 - 1/40^2 - 1/51^2 +・・・)
+ B・(1/2^2 + 1/11^2 - 1/15^2 - 1/24^2 + 1/28^2 + 1/37^2 - 1/41^2 - 1/50^2 +・・・)
+ C・(1/3^2 + 1/10^2 - 1/16^2 - 1/23^2 + 1/29^2 + 1/36^2 - 1/42^2 - 1/49^2 +・・・)
+ D・(1/4^2 + 1/9^2 - 1/17^2 - 1/22^2 + 1/30^2 + 1/35^2 - 1/43^2 - 1/48^2 +・・・)
+ E・(1/5^2 + 1/8^2 - 1/18^2 - 1/21^2 + 1/31^2 + 1/34^2 - 1/44^2 - 1/47^2 +・・・)
+ F・(1/6^2 + 1/7^2 - 1/19^2 - 1/20^2 + 1/32^2 + 1/33^2 - 1/45^2 - 1/46^2 +・・・)}
=∫(0〜π/13) log(2sin(x/2))
3回積分
L・(1/1^3 - 1/12^3 - 1/14^3 + 1/25^3 + 1/27^3 - 1/38^3 - 1/40^3 + 1/51^3 +・・・)
+ M・(1/2^3 - 1/11^3 - 1/15^3 + 1/24^3 + 1/28^3 - 1/37^3 - 1/41^3 + 1/50^3 +・・・)
+ N・(1/3^3 - 1/10^3 - 1/16^3 + 1/23^3 + 1/29^3 - 1/36^3 - 1/42^3 + 1/49^3 +・・・)
+ P・(1/4^3 - 1/9^3 - 1/17^3 + 1/22^3 + 1/30^3 - 1/35^3 - 1/43^3 + 1/48^3 +・・・)
+ Q・(1/5^3 - 1/8^3 - 1/18^3 + 1/21^3 + 1/31^3 - 1/34^3 - 1/44^3 + 1/47^3 +・・・)
+ R・(1/6^3 - 1/7^3 - 1/19^3 + 1/20^3 + 1/32^3 - 1/33^3 - 1/45^3 + 1/46^3 +・・・)
- (1-1/2^2)ζ(3)/13^3 -ζ(3)
=∫(0〜π/13)∫log(2sin(x/2))
・
・
となりました。
ここで、A=sin(π/13)、B=sin(2π/13)、C=sin(3π/13)、D=sin(4π/13)、E=sin(5π/13)、F=sin(6π/13)、
L=cos(π/13)、M=cos(2π/13)、N=cos(3π/13)、P=cos(4π/13)、Q=cos(5π/13)、R=cos(6π/13)。
上で右辺の重回積分は一番左の(最後の)∫だけが0〜π/13の定積分で、他の∫はすべて0〜xの定積分。
「火星 その8」のπ/13代入では、上の結果が、「ディリクレのL関数L(χ,s)にはならない・・」と結論づけたのですが、
それは私の間違いで、じつは、上の結果から予想L−3を成立させるL(χ,s)がきちんと出るのです!
もう一度、予想L−3を書きましょう。
さて、上のπ/13代入の結果が、この予想を支持しているか否かを以下見ましょう。
いまπ/13代入ですから、もちろん、k=13です。よって、導手NがN=13で且つ13=|m|である実2次体Q(√13)に対応
するL(χ,s)が出現してくるはずです。
またいま実2次体Q(√13)が考察の対象になっているわけですから、予想L-3の後半からQ(√13)に対応する
L(χ,s)は奇数回の微分・積分の所に現れているはずだとなります。
よって、上の[π/13代入の式]の3回積分の箇所だけに注目すればよいのです(2回積分の方は無視)。
結論からいえば、ここでも予想L−3は成り立っているのですが、以下説明します。
3回積分の6つの青字の級数はLR(s)の分身とよぶべき級数であったのです。
LR(s)は初出ですので定義を書きます。次のものであり、ディリクレのL関数L(χ,s)の一種です。
LR(s)=(1/1^s-1/2^s+1/3^s+1/4^s-1/5^s-1/6^s-1/7^s-1/8^s+1/9^s+1/10^s-1/11^s+1/12^s ) + ・・・
(注意: + - はこの()の単位で延々とくり返されていく。)
上をディリクレ指標χ(a)を用いて表現すると、次のようになります。
LR(s)は、mod 13に対応したχ(a)をもち、
「 a≡1 or 3 or 9 or 10 or 12 mod 13-->χ(a)=1、
a≡2 or 5 or 6 or 7 or 8 or 11 mod 13 -->χ(a)=-1、
それ以外のaではχ(a)=0」
というχ(a)に対応したL(χ,s)となります。そして、このχ(a)の導手はN=13です。
じつは、LR(s)がQ(√13)に対応するL(χ,s)となっている。
LR(s)がまさしくQ(√13)に対応するL(χ,s)であることは、平方剰余の相互法則と補充則を使って手計算で
確めました。
さて、3回積分の6つの青字の級数たちがLR(s)の分身であることを示します。
[分身であることを示す]
係数L,M,N,P,Q,Rにかかる級数をそれぞれL1,M1,N1,P1,Q1,R1と表すと、次のようになる。
L1=1/1^3 - 1/12^3 - 1/14^3 + 1/25^3 + 1/27^3 - 1/38^3 - 1/40^3 + 1/51^3 +・・・
M1=1/2^3 - 1/11^3 - 1/15^3 + 1/24^3 + 1/28^3 - 1/37^3 - 1/41^3 + 1/50^3 +・・・
N1=1/3^3 - 1/10^3 - 1/16^3 + 1/23^3 + 1/29^3 - 1/36^3 - 1/42^3 + 1/49^3 +・・・
P1=1/4^3 - 1/9^3 - 1/17^3 + 1/22^3 + 1/30^3 - 1/35^3 - 1/43^3 + 1/48^3 +・・・
Q1=1/5^3 - 1/8^3 - 1/18^3 + 1/21^3 + 1/31^3 - 1/34^3 - 1/44^3 + 1/47^3 +・・・
R1=1/6^3 - 1/7^3 - 1/19^3 + 1/20^3 + 1/32^3 - 1/33^3 - 1/45^3 + 1/46^3 +・・・
さて、L1+ M1 + N1- P1 - Q1 + R1を計算すると、
L1+ M1 + N1- P1 - Q1 + R1
=(1/1^3 - 1/12^3 - 1/14^3 + 1/25^3 + 1/27^3 - 1/38^3 - 1/40^3 + 1/51^3 +・・・)
+ (1/2^3 - 1/11^3 - 1/15^3 + 1/24^3 + 1/28^3 - 1/37^3 - 1/41^3 + 1/50^3 +・・・)
+ (1/3^3 - 1/10^3 - 1/16^3 + 1/23^3 + 1/29^3 - 1/36^3 - 1/42^3 + 1/49^3 +・・・)
+ (1/4^3 - 1/9^3 - 1/17^3 + 1/22^3 + 1/30^3 - 1/35^3 - 1/43^3 + 1/48^3 +・・・)
+ (1/5^3 - 1/8^3 - 1/18^3 + 1/21^3 + 1/31^3 - 1/34^3 - 1/44^3 + 1/47^3 +・・・)
+ (1/6^3 - 1/7^3 - 1/19^3 + 1/20^3 + 1/32^3 - 1/33^3 - 1/45^3 + 1/46^3 +・・・)
=1/1^3+1/2^3+1/3^3-1/4^3-1/5^3+1/6^3-1/7^3+1/8^3+1/9^3-1/10^3-1/11^3-1/12^3
-1/14^3-1/15^3-1/16^3+1/17^3+1/18^3-1/19^3+1/20^3-1/21^3-1/22^3+1/23^3+1/24^3+1/25^3 +・・・
=1/1^3-1/2^3+1/3^3+1/4^3-1/5^3-1/6^3-1/7^3-1/8^3+1/9^3+1/10^3-1/11^3+1/12^3
+ 1/14^3-1/15^3+1/16^3+1/17^3-1/18^3-1/19^3-1/20^3-1/21^3+1/22^3+1/23^3-1/24^3+1/25^3 +・・・
+ (2/2^3-2/4^3+2/6^3+2/8^3-2/10^3-2/12^3-2/14^3-2/16^3+2/18^3+2/20^3-2/22^3+2/24^3+・・)
=LR(3) + 2/2^3・(1/1^3-1/2^3+1/3^3+1/4^3-1/5^3-1/6^3-1/7^3-1/8^3+1/9^3+1/10^3-1/11^3+1/12^3+ ・・)
=LR(3) + 2/2^3・LR(3)
=(1+1/2^2)・LR(3)
となり、上で定義したLR(s)の特殊値LR(3)が出てくるのである!
L1,M1,N1,P1,Q1,R1を「L1+ M1 + N1- P1 - Q1 + R1」のように組み合わせると、このようにLR(s)を構成する
ことができるのである。
これで、L1,M1,N1,P1,Q1,R1はLR(s)の分身であることがわかった。
終わり。
よって予想通り、ちゃんと実2次体Q(√13)に対応するL(χ,s)が分身の姿で出現していることがわかり
ました。
以上より、π/13代入でも予想L-3は成立していることがわかりました。
π/11とπ/13代入の場合もわかりましたので、「その1」で見た表Aに追加しておきましょう。
下表では、L(χ,s)本体が露に出現する場合を◎で、分身を経由して出現する場合を○で表現しています。
◎、○どちらでも”予想が成り立っている”ことを意味します。(予想が破綻した場合は×を挿入するつもりです。)
表A
注意1:L(χ,s)欄は、各々の2次体に対応するL(χ,s)を示す。
注意2:一番下の行の「偶,奇」は、Q(√m)に対応するL(χ,s)特殊値が偶数回の積分(微分)の所に現れた場合に「偶」、
奇数回の積分(微分)の所に現れた場合に「奇」と記しています。
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