45 votos

Una "continuación analítica" de la potencia de la serie de coeficientes de

Cauchy residuo teorema nos dice que para que una función $$f(z) = \sum_{k \in \mathbb{Z}} a(k) z^k,$$ el coeficiente de $a(k)$ pueden ser extraídos por un integrante de la fórmula $$a(k) = \frac{1}{2\pi i}\oint f(z) z^{-k-1},$$ con un contorno alrededor de cero. Ahora, no hay nada que nos impida pensar de $a\colon \mathbb{Z} \to \mathbb{C}$ como una función del complejo de dominio, que se define por la integral anterior. De esta manera, tenemos de forma natural ", continuó" la función de $a(k)$ más de los enteros a uno más de los números complejos. ¿Hay algún sentido a esto más allá de simplemente algo divertido?

Por ejemplo, considere la posibilidad de $f(z)=\exp(z)$. En este caso, $a(k)=1/k!$ que uno pensaría que siguió a $1/\Gamma(1+k)$. Pero al menos si se intenta graficar lo que sucede arriba, este no es el caso. Tenemos una función de Bessel-como oscilaciones (azul) que, no obstante, coincide con $1/\Gamma(1+k)$ (naranja) en la integral de puntos!

enter image description hereenter image description here

Se puede experimentar con otras opciones de $f(z)$. Cuando $f(z)=(z+1)^n$, parece que la continuidad en realidad coincide con lo que piensan naturalmente (la función Beta). Que es realmente muy extraño. Por ejemplo, para $n=5$ e $f(z) = 1 + 5 z + 10 z^2 + 10 z^3 + 5 z^4 + z^5$, ¿cómo se realiza este cálculo "aprender" que la secuencia de $1,5,10,10,5,1$ realmente corresponde a los coeficientes binomiales y por lo tanto debe ser continuado a la función Beta? Si nos perturban uno de los coeficientes, dicen que el cambio $5 z^4$ a $2 z^4$, el resultado sería como un "perturbado" función Beta (azul de abajo vs la función Beta en naranja).

enter image description here

Cualquier explicación (o referencias en la literatura) de lo que está pasando aquí?

34voto

tji2019 Puntos 29

La forma habitual de interpretar la integral $$\frac{1}{2\pi i} \oint \exp(z) z^{-s} \, \mathrm{d}z$$ for nonintegral $s$ is to take a Hankel contour, and in this case the value is indeed $\frac{1}{\Gamma(s)}$ (ver 5.9.2). Sin saber cómo se producen estas parcelas, no estoy seguro de qué más decir acerca de tu primer ejemplo.

Esto también está relacionado con Ramanujan maestro del teorema de, que expresa esta continuación analítica como Mellin transformar. Hardy dio algunas condiciones bajo las cuales esta identidad puede ser rigurosa.

29voto

Chris Puntos 165

La interpolación de los coeficientes de potencia de la serie por toda la función de $n$ es un común poderoso método para el estudio de las singularidades de potencia de la serie. Existe una estrecha relación entre el crecimiento de esta función y a continuación analítica de la alimentación de la serie. Véase, por ejemplo,

L. Bieberbach, Analytische Continuación, Springer 1955,

o V. Bernstein, Lecons sur les progres recientes de la theorie de la serie de Dirichlet, París, 1933.

Lo siento, no conozco ninguno de los libros en inglés, pero puedes mirar en este papel arXiv:0709.2360, Teorema C.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X