天王星 その8

 ここでは、「m=4n+2 or 4n+3 の2次体Q(√m)」に対応するqπ/14の場合を調べます(分子の方に注目)。


2004/9/9           <qπ/14代入を調べる前に>

  ここでは、「m=4n+2 or 4n+3 のQ(√m)」におけるqπ/14の場合を調べます。
 「その6」、「その7」では「m=4n+1のQ(√m)」の場合の挙動をみました。「m=4n+2 or 4n+3 のQ(√m)」の場合は、
「m=4n+1の場合」ほど興味ある動きをとりませんが、後々に抽象的な場合を考察していく際の参考になりますので、
一例だけ(qπ/14代入)を調べておきます。
 具体的には、π/14,3π/14,5π/14,9π/14,11π/14,13π/14の場合を見ます。

 次の予想L-2(木星 その2で提示)からわかる通り、qπ/14代入はもちろん「m=4n+2 or 4n+3 の2次体Q(√m)」
の場合に相当し、π/kのkとqは互いに素ですから、上の6つの値を調べればよいのです。

「m=4n+1の場合」に比べすべての計算で本質的は差はなく、かなり単調なものになるのですが、こういうふう
に具体例を並べておくのは、後々いろいろと役にたつものです。

(また当然ながら、今回の考察は、予想L-2Bにも本質的に同じように適用できます。)
[私の予想L-2](非明示の場合)

  mが4n+2 または 4n+3の整数のとき、k=2|m|とおく。(mは整数で、1以外の平方数で割り切れないものである)
 @式の重回積分-重回微分の結果に q π/k を代入すると、導手NがN=2k (つまりN=4|m|)である2次体Q(√m)
に対応するディリクレのL関数L(χ,s)か、あるいはその分身(複数)が、必ず出現する。

 ここで分身(複数)とは、それらを適当に足したり引いたりするだけで上の条件を満たすL(χ,s)を構成できる級数を指す。
なおk, q は整数で、0 <|q π/k|< 2π 且つ kとq は互いに素。

 そして、上の2次体Q(√m)が2次体であるならばそれに対応するL(χ,s)は偶数回の微分・積分の所に現れ、
2次体であるならば対応するL(χ,s)は奇数回の微分・積分の所に現れる。

  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
                                   (0 <|x|< 2π)


 「その6」、「その7」と同様の方針でいきます。
すなわち、上の予想L-3の成立を確認する際の「分身たちからゼータを構成していく際の計算部分に注目する」という
形で進んでいきます。
 それでは、π/14,3π/14,5π/14,9π/14,11π/14,13π/14の場合を見ます。




2004/9/9       < qπ/14代入の場合のすべてを列挙>

 以下で、π/14,3π/14,5π/14,9π/14,11π/14,13π/14の場合をすべて載せます。
 分子によって「ゼータの分身たちからゼータを構成するし方」に注目する形で、その計算のエッセンスの部分だけ
を見ることにします。
 上の予想より、いまqπ/14代入ですから、k=14です。よって、導手NがN=28で且つ7=|m|である実2次体Q(√7)
対応します。次体が考察の対象になっていますから、奇数回の微分・積分の所に注目すればよいわけです。
よって、以下3回積分の結果だけを載せます。
 順番にすべての場合を並べていきます。

*************************************************************************************
[π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果にπ/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  A・(1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・)
  + B・1/2^3・(1/1^3 - 1/6^3 - 1/8^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/20^3 - 1/22^3 + 1/27^3 +・・・)
  + C・(1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 +・・・)
  + D・1/2^3・(1/2^3 - 1/5^3 - 1/9^3 + 1/12^3 + 1/16^3 - 1/19^3 - 1/23^3 + 1/26^3 +・・・)
  + E・(1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・)
  + F・1/2^3・(1/3^3 - 1/4^3 - 1/10^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/18^3 - 1/24^3 + 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜π/14)∫log(2sin(x/2))

上で右辺の重回積分は一番左の(最後の)∫だけが0〜π/14の定積分で、他の∫は0〜xの定積分。
 またA=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。

 じつは、次のLJ(s)が虚2次体Q(√7)に対応するL(χ,s)となります。
 次のLJ(s)が実2次体Q(√7)に対応するL(χ,s)であることは、平方剰余の相互法則とその補充則を使えば、
確認することができます。私は、手計算で確認しました。
LJ(s)はディリクレのL関数L(χ,s)の一種で、定義は次の通りです。

 LJ(s)=(1/1^s + 1/3^s - 1/5^s + 1/9^s - 1/11^s - 1/13^s
                       - 1/15^s - 1/17^s + 1/19^s - 1/23^s + 1/25^s + 1/27^s) +・・・・
 (注意: + - はこの単位で延々とくり返されていきます。)

 LJ(s)は、mod 28に対応したχ(a)をもち、
「 a≡1 or 3 or 9 or 19 or 25 or 27 mod 28-->χ(a)=1、
  a≡5 or 11 or 13 or 15 or 17 or 23 mod 28 -->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)です。このχ(a)の導手はN=28です。
さて、上の3回積分の結果で、三つの青字の級数たちがLJ(s)の分身とよべる存在であることを示します。

[分身であることを示す]
係数A,C,Eにかかる級数をそれぞれA1,C1,E1と表すと、次のようになる。
  A1=1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・
  C1=1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 +・・・
  E1=1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・

さて、A1+ C1- E1を計算すると、
A1+ C1- E1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。このように簡単に出るのです。
 A1,C1,E1を「A1+ C1- E1」のように組み合わせれば、このようにLJ(s)を構成することができるのである。
これで、A1,B1,C1はLJ(s)の分身とよべる存在であることがわかった。
終わり。
*************************************************************************************
[3π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果に3π/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  C・(1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・)
  + F・1/2^3・(1/1^3 - 1/6^3 - 1/8^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/20^3 - 1/22^3 + 1/27^3 +・・・)
  + E・(-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・)
  + B・1/2^3・(-1/2^3 + 1/5^3 + 1/9^3 - 1/12^3 - 1/16^3 + 1/19^3 + 1/23^3 - 1/26^3 +・・・)
  + A・(-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 +・・・)
  + D・1/2^3・(-1/3^3 + 1/4^3 + 1/10^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/18^3 + 1/24^3 - 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜3π/14)∫log(2sin(x/2))

 A=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。

 上の3回積分の3つの青字の級数がじつはLJ(s)の分身であり、それらを組み合わせることでLJ(s)を構成できることを
示します。LJ(s)の定義は上のπ/14代入を参照のこと。
[分身であることを示す]
係数C,E,Aにかかる級数をそれぞれC1,E1,A1と表すと、次のようになる。
  C1=1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・
  E1=-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・
  A1=-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 +・・・

さて、C1- E1+ A1を計算すると、
C1- E1+ A1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。
終わり。
*************************************************************************************
[5π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果に5π/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  E・(1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・)
  + D・1/2^3・(-1/1^3 + 1/6^3 + 1/8^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/20^3 + 1/22^3 - 1/27^3 +・・・)
  + A・(-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・)
  + F・1/2^3・(-1/2^3 + 1/5^3 + 1/9^3 - 1/12^3 - 1/16^3 + 1/19^3 + 1/23^3 - 1/26^3 +・・・)
  + C・(1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・)
  + B・1/2^3・(1/3^3 - 1/4^3 - 1/10^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/18^3 - 1/24^3 + 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜5π/14)∫log(2sin(x/2))

 A=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。

 上の3回積分の3つの青字の級数がじつはLJ(s)の分身であり、それらを組み合わせることでLJ(s)を構成できることを
示します。LJ(s)の定義は上のπ/14代入を参照のこと。
[分身であることを示す]
係数E,A,Cにかかる級数をそれぞれE1,A1,C1と表すと、次のようになる。
  E1=1/1^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/27^3 + 1/29^3 - 1/41^3 - 1/43^3 + 1/55^3 +・・・
  A1=-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・
  C1=1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・

さて、E1- A1- C1を計算すると、
E1- A1- C1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。
終わり。
*************************************************************************************
[9π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果に9π/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  E・(-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 -・・・)
  + D・1/2^3・(-1/1^3 + 1/6^3 + 1/8^3 - 1/13^3 - 1/15^3 + 1/20^3 + 1/22^3 - 1/27^3 +・・・)
  + A・(1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 -・・・)
  + F・1/2^3・(-1/2^3 + 1/5^3 + 1/9^3 - 1/12^3 - 1/16^3 + 1/19^3 + 1/23^3 - 1/26^3 +・・・)
  + C・(-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 -・・・)
  + B・1/2^3・(1/3^3 - 1/4^3 - 1/10^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/18^3 - 1/24^3 + 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜9π/14)∫log(2sin(x/2))

 A=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。

 上の3回積分の3つの青字の級数がじつはLJ(s)の分身であり、それらを組み合わせることでLJ(s)を構成できることを
示します。LJ(s)の定義は上のπ/14代入を参照のこと。
[分身であることを示す]
係数E,A,Cにかかる級数をそれぞれE1,A1,C1と表すと、次のようになる。
  E1=-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 -・・・
  A1=1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 -・・・
  C1=-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 -・・・)

さて、-E1+ A1+ C1を計算すると、
-E1+ A1+ C1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。
終わり。
*************************************************************************************
[11π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果に11π/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  C・(-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 +・・・)
  + F・1/2^3・(1/1^3 - 1/6^3 - 1/8^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/20^3 - 1/22^3 + 1/27^3 +・・・)
  + E・(1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 +・・・)
  + B・1/2^3・(-1/2^3 + 1/5^3 + 1/9^3 - 1/12^3 - 1/16^3 + 1/19^3 + 1/23^3 - 1/26^3 +・・・)
  + A・(1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・)
  + D・1/2^3・(-1/3^3 + 1/4^3 + 1/10^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/18^3 + 1/24^3 - 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜11π/14)∫log(2sin(x/2))

 A=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。

 上の3回積分の3つの青字の級数がじつはLJ(s)の分身であり、それらを組み合わせることでLJ(s)を構成できることを
示します。LJ(s)の定義は上のπ/14代入を参照のこと。
[分身であることを示す]
係数C,E,Aにかかる級数をそれぞれC1,E1,A1と表すと、次のようになる。
  C1=-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 +・・・
  E1=1/3^3 - 1/11^3 - 1/17^3 + 1/25^3 + 1/31^3 - 1/39^3 - 1/45^3 + 1/53^3 +・・・
  A1=1/5^3 - 1/9^3 - 1/19^3 + 1/23^3 + 1/33^3 - 1/37^3 - 1/47^3 + 1/51^3 +・・・

さて、-C1+ E1- A1を計算すると、
-C1+ E1- A1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。
終わり。
*************************************************************************************
[13π/14代入]
  cos(x/2)/sin(x/2)=2(sinx + sin2x + sin3x + sin4x + ・・・)  -----@
 @の3回積分の結果に13π/14を代入すると、次のようになります。

3回積分
  A・(-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 +・・・)
  + B・1/2^3・(1/1^3 - 1/6^3 - 1/8^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/20^3 - 1/22^3 + 1/27^3 +・・・)
  + C・(-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・)
  + D・1/2^3・(1/2^3 - 1/5^3 - 1/9^3 + 1/12^3 + 1/16^3 - 1/19^3 - 1/23^3 + 1/26^3 +・・・)
  + E・(-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 +・・・)
  + F・1/2^3・(1/3^3 - 1/4^3 - 1/10^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/18^3 - 1/24^3 + 1/25^3 +・・・)
                        - (1-1/2^2)ζ(3)/14^3 -ζ(3) =(0〜13π/14)∫log(2sin(x/2))

 A=cos(π/14)、B=cos(2π/14)、C=cos(3π/14)、D=cos(4π/14)、E=cos(5π/14)、F=cos(6π/14)。
 上の3回積分の3つの青字の級数がじつはLJ(s)の分身であり、それらを組み合わせることでLJ(s)を構成できることを
示します。LJ(s)の定義は上のπ/14代入を参照のこと。
[分身であることを示す]
係数A,C,Eにかかる級数をそれぞれA1,C1,E1と表すと、次のようになる。
  A1=-1/1^3 + 1/13^3 + 1/15^3 - 1/27^3 - 1/29^3 + 1/41^3 + 1/43^3 - 1/55^3 +・・・
  C1=-1/3^3 + 1/11^3 + 1/17^3 - 1/25^3 - 1/31^3 + 1/39^3 + 1/45^3 - 1/53^3 +・・・
  E1=-1/5^3 + 1/9^3 + 1/19^3 - 1/23^3 - 1/33^3 + 1/37^3 + 1/47^3 - 1/51^3 +・・・

さて、-A1- C1+ E1を計算すると、
-A1- C1+ E1
1/1^3 + 1/3^3 - 1/5^3 + 1/9^3 - 1/11^3 - 1/13^3
                       - 1/15^3 - 1/17^3 + 1/19^3 - 1/23^3 + 1/25^3 + 1/27^3 + ・・・
=LJ(s)
となり、上で定義したLJ(s)が出てきます。
終わり。
*************************************************************************************

 以上のような結果となります。

 すべての場合において同じように単純に(簡単に)出てくることがわかります。
これはqπ/14代入のみならず、qπ/20代入,qπ/22代入など・・予想L-3を通じて「m=4n+2 or 4n+3 の
2次体Q(√m)」に対応する全てのqπ/kについても、上のqπ/14代入と同じようになっていると予想されます。





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