冥王星 その8

 「その7」の続きで、[4n+1]型Q(√m)の場合を調べます。


2005/6/12         <次に[4n+1]型2次体Q(√m)の場合を調べる>

まず予想L-4を書いておきます。
予想L-4

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

   -1/2=cosx + cos2x + cos3x + cos4x + ・・・・     -------A
                                (0 < x < 2π)

 @、Aと2次体Q(√m)の間には、ディリクレのL関数L(χ,s)を介して次のような関係が存在している。
(ただしmは整数で、1以外の平方数で割り切れないものである)

[T]mが4n+2 または 4n+3の整数のとき
 k=2|m|とおく。@とA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L(χ,s)かあるいはその分割ゼータ(複数)が特殊値の形で出現する。

[U]mが4n+1の整数のとき
 k=|m|とおく。@とA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=k (つまりN=|m|)である
2次体Q(√m)に対応するL(χ,s)かあるいはその分割ゼータ(複数)が特殊値の形で出現する。

 ここで分割ゼータ(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)を出現させられる級数を指す。
なおk, q は互いに素な整数で、0 < qπ/k < 2πを満たす。

 そして、上の2次体 Q(√m)が実2次体ならば、それに対応するL(χ,s)の全特殊値が@の奇数回の積分・微分の
所とAの偶数回の積分・微分の所に現れる。
 また虚2次体ならば、それに対応するL(χ,s)の全特殊値が@の偶数回の積分・微分の所とAの奇数回の積分・
微分の所に現れる。
 これは、[T],[U]ともに適応される。



 <その7>では、[4n+2,4n+3]型を見ましたので、ここでは[4n+1]型2次体Q(√m)の場合を調べます。
 調べた結果、[4n+1]型は[4n+2,4n+3]型とは異なった規則性になっていることがわかってきました。

 つまり、[4n+1]型Q(√m)では、mのすべての約数の内4n+1タイプの約数だけそれらのQ(√m)に付随する
L(χ,s)が発生し、それ以外(約数の内4n+2 or 4n+3のもの)の場合はそれらのQ(√m)のL(χ,s)は発生しな
いというたいへん不思議な構造になっているのです。

 [4n+2,4n+3]型と[4n+1]型とは、双対的ともいえる関係になっているようなのです。

もっと簡単にいうと、
[4n+2,4n+3]型Q(√m)の場合は、mの約数で[4n+2,4n+3]型、[4n+1]型どちらの約数が出現して
もそれに対応する2次体のゼータL(χ,s)が出てくる。
一方、[4n+1]型Q(√m)の場合は、mの約数で[4n+2,4n+3]型、[4n+1]型の約数のうち、[4n+1]型
のみそれに対応する2次体Q(√m)のゼータL(χ,s)が出てくる。

 つまり、[4n+1]型の場合は次のようになっている。

予想L-4に付随する[4n+1]型2次体Q(√m)のm約数予想

 [4n+1]型の2次体Q(√m)で、そのmの同符号の全ての約数mi をとれ。すると、予想L-4の方法に準じて
計算すると、mi が4n+1(nは整数)のもののみのQ(√mi)のL(χ,s)が出現する。
 ただし、約数が1の場合のQ(√1)も2次体として含める。



 さて、この予想が正しいか、早速具体例で検証していきましょう。




2005/6/12        <[4n+1]型2次体Q(√m)のm約数予想の検証>

 上の[4n+1]型のm約数予想を再度書きましょう。

予想L-4に付随する[4n+1]型2次体Q(√m)のm約数予想

 [4n+1]型の2次体Q(√m)で、そのmの同符号の全ての約数mi をとれ。すると、予想L-4の方法に準じて
計算すると、mi が4n+1(nは整数)のもののみのQ(√mi)のL(χ,s)が出現する。
 ただし、約数が1の場合のQ(√1)も2次体として含める。



 この予想が正しいか、<冥王星 その6>で見た表A表A-2に出ているQ(√m)を調べます。
すなわち、次を調べるわけです。
  Q(√-3),Q(√5),Q(√-7),Q(√-11),Q(√13),Q(√-15),Q(√17),Q(√-19),Q(√21)

*********************************************
Q(√-3)の場合

 [4n+1]型Q(√-3)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=-3です。この-3の約数を見ます。-3が負の数ですから、負の約数だけをとると、それは-3と-1です。
すなわち-3, -1に着目する。
 -3は[4n+1]型ですが(-3=4×(-1)+1より )、-1は[4n+2,4n+3]型である(-1=4×(-1)+3より )ことに着目して
ください。
 [4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√-3)のL(χ,s)は出現し、Q(√-1)のL(χ,s)は出現しないことが予想されますが、ほんとうにそうなっている
でしょうか?
 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|-3|=3となり、よってqπ/3を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√-3)に対応するゼータL(χ,s)のLA(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その1>の「π/3代入」の偶数回積分の式 or <冥王星 その4>の「π/3代入」の
奇数回積分の式を参照)
 Q(√-3)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√-1)はどうでしょうか?
<天王星 その1>の「π/3代入」の偶数回を見ると、Q(√-1)に対応するL(s)は出ていません。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、-3の負の約数 -3, -1に対応するQ(√-3),Q(√-1)のうち、[4n+1]型のQ(√-3)に付随するL(χ,s)
は出現し、[4n+2,4n+3]型のQ(√-1)に付随するL(χ,s)は出現しない結果となりました。
よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√5)の場合

 [4n+1]型Q(√5)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=5です。この5の約数を見ます。5が正の数ですから、正の約数だけをとると、それは5と1です。
すなわち5, 1に着目する。
 5と1はともに[4n+1]型です(例5=4×1+1より )。
よって、[4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√5)と仮想Q(√1)のL(χ,s)はとも出現することが予想されますが、ほんとうにそうなっているでしょうか?

 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|5|=5となり、よってqπ/5を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√5)に対応するゼータL(χ,s)のLN(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その1>の「π/5代入」の奇数回積分の式 or <冥王星 その4>の「π/5代入」の
偶数回積分の式を参照)
 Q(√5)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√1)はどうでしょうか?
<天王星 その1>の「π/5代入」の奇数回を見ると、Q(√1)に対応するζ(s)が出ています。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、5の約数5,1に対応する[4n+1]型Q(√5),Q(√1)のゼータL(χ,s)はともに出現する結果となり
ました。よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√-7)の場合

 [4n+1]型Q(√-7)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=-7です。この-7の約数を見ます。-7が負の数ですから、負の約数だけをとると、それは-7と-1です。
すなわち-7, -1に着目する。
 -7は[4n+1]型ですが(-7=4×(-2)+1より )、-1は[4n+2,4n+3]型である(-1=4×(-1)+3より )ことに着目して
ください。
 [4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√-7)のL(χ,s)は出現し、Q(√-1)のL(χ,s)は出現しないことが予想されますが、ほんとうにそうなっている
でしょうか?
 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|-7|=7となり、よってqπ/7を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√-7)に対応するゼータL(χ,s)のLP(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その1>の「π/7代入」の偶数回積分の式 or <冥王星 その4>の「π/7代入」の
奇数回積分の式を参照)
 Q(√-7)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√-1)はどうでしょうか?
<天王星 その1>の「π/7代入」の偶数回を見ると、Q(√-1)に対応するL(s)は出ていません。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、-7の負の約数 -7, -1に対応するQ(√-7),Q(√-1)のうち、[4n+1]型のQ(√-7)に付随するL(χ,s)
は出現し、[4n+2,4n+3]型のQ(√-1)に付随するL(χ,s)は出現しない結果となりました。
よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√13)の場合

 [4n+1]型Q(√13)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=13です。この13の約数を見ます。13が正の数ですから、正の約数だけをとると、それは13と1です。
すなわち13, 1に着目する。
 13と1はともに[4n+1]型です(例13=4×3+1より )。
よって、[4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√13)とQ(√1)のL(χ,s)はとも出現することが予想されますが、ほんとうにそうなっているでしょうか?

 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|13|=13となり、よってqπ/13を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√13)に対応するゼータL(χ,s)のLR(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その2>の「π/13代入」の奇数回積分の式 or <冥王星 その4>の「π/13代入」の
偶数回積分の式を参照)
 Q(√13)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√1)はどうでしょうか?
<天王星 その2>の「π/13代入」の奇数回を見ると、Q(√1)に対応するζ(s)が出ています。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、13の約数13,1に対応する[4n+1]型Q(√13),Q(√1)のゼータL(χ,s)はともに出現する結果となり
ました。よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√-15)の場合

 [4n+1]型Q(√-15)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=-15です。この-15の約数を見ます。
-15が負の数ですから、負の約数だけをとると、それは-15,-5,-3,-1です。
すなわち-15,-5,-3,-1に着目する。
 -15と-3は[4n+1]型ですが(-15=4×(-2)+1より )、-5と-1は[4n+2,4n+3]型である(-1=4×(-1)+3より )こと
に着目してください。
 [4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√-15),Q(√-3)のL(χ,s)は出現し、Q(√-5),Q(√-1)のL(χ,s)は出現しないことが予想されますが、ほんとう
にそうなっているでしょうか?
 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|-15|=15となり、よってqπ/15を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√-15)に対応するゼータL(χ,s)のLS(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その3>の「π/15代入」の偶数回積分の式 or <冥王星 その5>の「π/15代入」の
奇数回積分の式を参照)
 Q(√-15)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√-5)はどうでしょうか?
<天王星 その3>の「π/15代入」の偶数回を見ると、Q(√-5)に対応するLC(s)は出ていません。また分割
ゼータを使ってもどうしても出すことができません。もし出せるのならば、[4n+2,4n+3]型m約数予想での
Q(√10)やQ(√-10)などの類推から<天王星 その3>の「π/15代入」の偶数回の係数CとFあたりの外
分割ゼータの組み合わせで出せるはずですが出ないのです。
(ここは万が一計算を見落としている可能性もないではないですが、LC(s)出現はどうも無理なようです)
よって、これも予想通りです。

Q(√-3)はどうでしょうか?
<天王星 その3>の「π/15代入」の偶数回のE係数の外分割ゼータに注目する見ると、Q(√-3)に対応
するLA(s)が出ているのです。
E・(1/5^2 + 1/10^2 - 1/20^2 - 1/25^2 + 1/35^2 + 1/40^2 - 1/50^2 - 1/55^2 +・・・)
=E・1/5^2・(1 + 1/2^2 - 1/4^2 - 1/5^2 + 1/7^2 + 1/8^2 - 1/10^2 - 1/11^2 +・・・)
という()内の級数に着目して、

 1 + 1/2^2 - 1/4^2 - 1/5^2 + 1/7^2 + 1/8^2- 1/10^2 - 1/11^2+ ・・・
=1 - 1/2^2 + 1/4^2 - 1/5^2 + 1/7^2 - 1/8^2 + 1/10^2 - 1/11^2+ ・・・
   + (2/2^2 - 2/4^2 + 2/8^2 - 2/10^2 + 2/14^2 - 2/16^2 + ・・・)
=LA(2) + 2/2^2(1 - 1/2^2 + 1/4^2 - 1/5^2 + 1/7^2 - 1/8^2 + ・・・)
=LA(2) + 1/2LA(2)
=(1 + 1/2)LA(2)

となり自然にQ(√-3)に付随するLA(s)が出現してくるのです!
よって、これも予想通りとなっています。

Q(√-1)はどうでしょうか?
<天王星 その3>の「π/15代入」の偶数回を見ると、Q(√-1)に対応するL(s)は出ていません。
これも予想通りです。

 すなわち、-15の負の約数 -15, -5,-3,-1に対応するQ(√-15),Q(√-5),Q(√-3),Q(√-1)のうち、
[4n+1]型のQ(√-15),Q(√-3)に付随するL(χ,s)は出現し、[4n+2,4n+3]型のQ(√-5),Q(√-1)に付随する
L(χ,s)は出現しない結果となりました。
よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√17)の場合

 [4n+1]型Q(√17)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=17です。この17の約数を見ます。17が正の数ですから、正の約数だけをとると、それは17と1です。
すなわち17, 1に着目する。
 17と1はともに[4n+1]型です(例 17=4×4+1より )。
よって、[4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√17)とQ(√1)のL(χ,s)はとも出現することが予想されますが、ほんとうにそうなっているでしょうか?

 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|17|=17となり、よってqπ/17を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√17)に対応するゼータL(χ,s)のLT(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その3>の「π/17代入」の奇数回積分の式 or <冥王星 その5>の「π/17代入」の
偶数回積分の式を参照)
 Q(√17)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√1)はどうでしょうか?
<天王星 その3>の「π/17代入」の奇数回を見ると、Q(√1)に対応するζ(s)が出ています。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、17の約数17,1に対応する[4n+1]型Q(√17),Q(√1)のゼータL(χ,s)はともに出現する結果となり
ました。よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√-19)の場合

 [4n+1]型Q(√-19)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=-19です。この-19の約数を見ます。-19が負の数ですから、負の約数だけをとると、それは-19と-1です。
すなわち-19, -1に着目する。
 -19は[4n+1]型ですが(-19=4×(-5)+1より )、-1は[4n+2,4n+3]型である(-1=4×(-1)+3より )ことに着目して
ください。
 [4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√-19)のL(χ,s)は出現し、Q(√-1)のL(χ,s)は出現しないことが予想されますが、ほんとうにそうなっている
でしょうか?
 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|-19|=19となり、よってqπ/19を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√-19)に対応するゼータL(χ,s)のLU(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その4>の「π/19代入」の偶数回積分の式 or <冥王星 その5>の「π/19代入」の
奇数回積分の式を参照)
 Q(√-19)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√-1)はどうでしょうか?
<天王星 その4>の「π/19代入」の偶数回を見ると、Q(√-1)に対応するL(s)は出ていません。
これも予想通りとなっています。

 すなわち、-19の負の約数 -19, -1に対応するQ(√-19),Q(√-1)のうち、[4n+1]型のQ(√-19)に付随する
L(χ,s)は出現し、[4n+2,4n+3]型のQ(√-1)に付随するL(χ,s)は出現しない結果となりました。
よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************
Q(√21)の場合

 [4n+1]型Q(√21)は[4n+1]型m約数予想を満たしているでしょうか?
いまm=21です。この21の約数を見ます。
21が負の数ですから、負の約数だけをとると、それは21,7,3,1です。
すなわち21,7,3,1に着目する。
 21と1は[4n+1]型ですが(21=4×5+1より )、7と3は[4n+2,4n+3]型である(7=4×1+3より )ことに着目して
ください。
 [4n+1]型Q(√m)のm約数予想から、
Q(√21),Q(√1)のL(χ,s)は出現し、Q(√7),Q(√3)のL(χ,s)は出現しないことが予想されますが、ほんとう
にそうなっているでしょうか?
 さっそく予想を検証してみましょう。

 予想L-4ではk=|m|=|21|=21となり、よってqπ/21を予想L-4の@,Aの重回積分の結果のxに代入すると、
Q(√21)に対応するゼータL(χ,s)のLV(s)が姿をあらわしたのでした。
(詳細は--><天王星 その4>の「π/21代入」の奇数回積分の式 or <冥王星 その5>の「π/21代入」の
偶数回積分の式を参照)
 Q(√21)はこのように出現しましたので、OKです。予想通りです。

Q(√7)はどうでしょうか?
<天王星 その4>の「π/21代入」の奇数回を見ると、Q(√7)に対応するLJ(s)は出ていません。また分割
ゼータを使ってもどうしても出すことができません。LJ(s)は出現していないようです。
予想通りです。

Q(√3)はどうでしょうか?
<天王星 その4>の「π/21代入」の奇数回を見ると、Q(√3)に対応するLB(s)は出ていませんし、また分割
ゼータを使ってもどうしても出すことができません。LB(s)は出現していないようです。
予想通りです。

Q(√1)はどうでしょうか?
<天王星 その4>の「π/21代入」の奇数回を見ると、Q(√1)に対応するζ(s)は出ています。
予想通りです。

 すなわち、21の負の約数 21, 7,3,1に対応するQ(√21),Q(√7),Q(√3),Q(√1)のうち、
[4n+1]型のQ(√21),Q(√1)に付随するL(χ,s)は出現し、[4n+2,4n+3]型のQ(√7),Q(√3)に付随する
L(χ,s)は出現しない結果となりました。
よって、[4n+1]型m約数予想は成り立っています。

*********************************************

 以上、このようにたいへん美しい形で、[4n+1]型m約数予想は成り立っているのでした。
もちろん、まだ上の場合だけの検証ですので、すべての2次体Q(√m)でどうか証明しなければ
m約数予想の真偽は定かではありませんが、これまでの予想L-4を基調とするゼータの美と調和を
考えれば、m約数予想は正しいであろうと思います。

 再度、「その7」と「その8」をまとめる形で、[4n+2,4n+3]型m約数予想と[4n+1]型m約数予想をそれぞれ
載せておきます。

予想L-4に付随する[4n+2,4n+3]型2次体Q(√m)のm約数予想

 [4n+2,4n+3]型の2次体Q(√m)で、そのmの同符号の全ての約数mi をとれ。すると、予想L-4の方法に
準じて計算すると、Q(√mi)に対応するL(χ,s)が出現する。
 ただし、約数が1の場合のQ(√1)も2次体として含める。




予想L-4に付随する[4n+1]型2次体Q(√m)のm約数予想

 [4n+1]型の2次体Q(√m)で、そのmの同符号の全ての約数mi をとれ。すると、予想L-4の方法に準じて
計算すると、mi が4n+1(nは整数)のもののみのQ(√mi)のL(χ,s)が出現する。
 ただし、約数が1の場合のQ(√1)も2次体として含める。




 この二予想の見事な対象性を味わってください。

 この対称性とは、凹と凸のそれに似ており、つまり鍵穴のような関係です。
[4n+2,4n+3]型の方は全てを包含してしまう豊かな世界であり、一方[4n+1]型の方は[4n+1]型のみしか許容
しないやや狭い世界です。
 [4n+2,4n+3]型はすべてが生い茂る夏の季節であり、[4n+1]型は少しさびしい冬の季節を連想させる。

 ゼータ世界は精妙にして不思議なものであふれています。






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