ヤコビの三重積
ヤコビの三重積 (ヤコビのさんじゅうせき、Jacobi triple product)とは、次の恒等式をいう。
但し、とする。この恒等式はヤコビによるテータ関数の研究から生まれたものであるが、 と置くことにより
或いは、と置くことにより
となり、数論にも適する形になる。カール・グスタフ・ヤコブ・ヤコビが1829年の著書 Jacobi (1829)で示した。
証明
直接の証明
左辺を、右辺をと置き、まず、右辺が疑二重周期を持つことを示す。
によりであるから、右辺の零点は
に限られる。一方、左辺は
であるから、右辺と同じ準二重周期を持ち、少なくとも右辺が零点を持つところに悉く零点を持つ。従って、リウヴィルの定理により、
はに依存しない。
分子の級数においてnが奇数の項は正負で打ち消しあうから2nをnに置き換える。
はに依存しないから
であり、はにも依存しない定数である。としてを得る。結局、両辺は等しい。
ラマヌジャンの和公式による証明
ヤコビの三重積はラマヌジャンの和公式の特殊な場合である。ラマヌジャンの和公式
はq二項定理から導かれる。ラマヌジャンの和公式にを代入すると
となり、をと書き、をと書けば
となる。qポッホハマー記号の変換式
により、左辺は
であるから、の極限を取れば
となり、qポッホハマー記号を展開して
を得る。
関連項目
脚注
参考文献
- Jacobi, C. G. J. (1829) (Latin), Fundamenta nova theoriae functionum ellipticarum, Königsberg: Borntraeger, ISBN 978-1-108-05200-9, Reprinted by Cambridge University Press 2012
- Andrews, G. E. (1965), A simple proof of Jacobi's triple product identity, American Mathematical Society
- Carlitz, L (1962), A note on the Jacobi theta formula, American Mathematical Society
- Wright, E. M. (1965), An Enumerative Proof of An Identity of Jacobi, London Mathematical Society
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