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Extensiones de Ramanujan del Cos/Cosh Identidad

El Ramanujan Cos/Cosh Identidad se expresa aquícomo $$\left[1+2\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cos n\theta}{\cosh n\pi}\right)^{-2}+ \left[1+2\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cosh n\theta}{\cosh n\pi}\right)^{-2}= \frac{2\Gamma^4\left(\frac34\right)}{\pi}$$

A continuación, hay una línea:

Igualando los coeficientes de $\theta^0$, $\theta^4$, y $\theta^8$ da algunos de los increíbles identidades para la secante hiperbólica.

Esas identidades se dan aquí.

Así que tengo dos preguntas:

  1. Cómo hacemos para que las fórmulas de la Cos/Cosh identidad?

  2. Hay identidades similares? (similar a Cos/cosh de identidad)

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Dennis Puntos 9534

Será útil comenzar con una explicación del origen y la prueba de la Ramanujan identidad. Estos están ocultos (no muy profundo) en la teoría de funciones elípticas.

De hecho, Jacobi elíptica función de $\operatorname{dn}(z,k)$ tiene series de Fourier $$\operatorname{dn}(z,k)=\frac{\pi}{2K}\left[1+2\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cos n\pi\frac{z}{K}}{\cosh n \pi \frac{K'}{K}}\right],$$ donde $K(k)$ denota completa de la integral elíptica y $K'(k)=K(\sqrt{1-k^2})$ la complementaria. El Ramanujan Cos/Cosh identidad es, pues, equivalente a mostrar que la $$\operatorname{dn}^{-2}\left(\frac{K_1}{\pi}\theta,k_1\right)+\operatorname{dn}^{-2}\left(\frac{iK_1}{\pi}\theta,k_1\right)=\frac{8\Gamma^4\left(\frac34\right)K_1^2}{\pi^3},\tag{1}$$ donde $k_1=\frac{1}{\sqrt2}$ es la primera integral elíptica de valor singular y $K_1:=K(k_1)=K'(k_1)$.

El lado derecho de (1) es independiente de la $\theta$ y es fácilmente demostrado ser igual a $2$ utilizando, por ejemplo, la fórmula (3) de la misma página. Por lo tanto, queda por demostrar que para cualquier $\sigma\in\mathbb{C}$ uno tiene $$\operatorname{dn}^{-2}\left(\sigma,k_1\right)+\operatorname{dn}^{-2}\left(i\sigma,k_1\right)=2.$$ Os dejo este último punto como un ejercicio (sugerencia: use Jacobi del imaginario de transformación).


Esperemos que ahora es claro que uno puede construir muchas generalizaciones de Ramanujan identidad. Tales construcciones implicaría dos ingredientes básicos:

  • Series de Fourier de funciones elípticas,

  • integral elíptica valores singulares.

De hecho, elija su favorito identidad satisfecho por la elíptica en funciones. El primer ingrediente va a transformar en trigonométrica de la serie. El segundo te permite reemplazar la elíptica en el módulo por números algebraicos y el correspondiente medio de periodos por misteriously-en busca de combinaciones de funciones gamma de argumentos racionales.


P. S. La primera pregunta que se acaba de expansión de Taylor en $\theta$ (por ejemplo, establecer $\theta=0$ en el Ramanujan identidad y a ver qué pasa).

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