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一类含有参数的Euler和的闭形式

2012-05-15晋慧峰张明学

太原理工大学学报 2012年6期

晋慧峰,张明学

(太原理工大学 数学学院,太原030024)

关于古典Euler和以及推广的Euler和的计算一直是人们关注的问题。在文献[1]中,Borwein给出了如下结果:

之后,Philippe等人[2]利用留数定理考虑了更一般的Euler和

其中,整数p,q≥1,p+q为奇数,然而对于下面交错Euler和的计算却比较困难。David Bailey利用PSLQ方法得到如下结果

其中z是复平面单位圆上的复数。值得注意的是各种Euler和在量子力学中有着重要的应用,因此本文的研究无论从理论还是应用方面都是很有意义的。

1 主要定理

有关Euler和的计算,早些Euler采用的留数法仍然是最有效的方法之一,即下面的引理。

引理 (Cauchy,Lindelöf) 设ζ(s)是核函数,r(s)是有理函数且在无穷远处具有O(s-2).那么,

其中:S是r(s)的极点;O是ξ(s)的极点且不含有r(s)的极点;Res(h(s))|s=λ表示h(s)在s=λ处的留数。

我们引入的核函数

其中z是单位圆上的复数。Ψ(s,z)的极点是0,1,2,…,且在极点处的幂级数展开式

其中

是多项式对数函数。由(6)我们可以得到

和

最后我们还需要下面的展开

其中,ζ(n),η(n)= (1-21-n)ζ(n)分别是黎曼Zeta函数和η函数。

利用引理和(10)-(12)我们就得到了下面的两个定理。

定理1 如果整数q≥2,那么

定理2 如果整数q≥2,p≥2,那么

定理1,2的证明 这两个定理证明的关键是留数的计算,因此我们只证明式(18),其它证明完全类似。简单计算可知留数为

将式(7)和式(8)代入上式并利用引理可知(18)成立。

2 定理的应用

本文的特点是由于我们引进了含有参数的基本核函数式(5),把许多Euler和的计算问题统一起来讨论,通过选取不同的参数z,得到各种扩展的Euler和。为了说明我们给出结果的有效性,讨论一些特殊参数z对应的Euler和。……

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