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A$q$ - fracción continua conectada a la función del divisor?

En este post, las dos siguientes fracciones continuas discutido por Nicco se dan,

$$A(q)= \left(\frac{\vartheta_2(0,q)}{2\,q^{1/4}}\right)^2= \cfrac{1}{1-q+\cfrac{q(1\color{red}-q)^2}{1-q^3+\cfrac{q^2(1\color{red}-q^2)^2}{1-q^5+\cfrac{q^3(1\color{red}-q^3)^2}{1-q^7+\ddots}}}}\tag1$$

$$B(q)=\frac{1}{2\,q^{1/2}}\frac{\vartheta_2(0,q^2)}{\vartheta_3(0,q^2)} =\cfrac{1}{1-q+\cfrac{q(1\color{blue}+q)^2}{1-q^3+\cfrac{q^2(1\color{blue}+q^2)^2}{1-q^5+\cfrac{q^3(1\color{blue}+q^3)^2}{1-q^7+\ddots}}}}\tag2$$

donde $|q|<1$. Uno puede ver sus hermosos afinidad. En una corazonada, me decidí a investigar el similar cfrac,

$$C(q)=\cfrac{1}{1-q\color{red}-\cfrac{q(1\color{red}-q)^2}{1-q^3\color{red}-\cfrac{q^2(1\color{red}-q^2)^2}{1-q^5\color{red}-\cfrac{q^3(1\color{red}-q^3)^2}{1-q^7\color{red}-\ddots}}}}\tag3$$

P1: ¿Es cierto que,

$$C(q) \overset{\color{red}?}= \frac{1}{q}\sum_{n=1}^\infty \frac{q^n}{1-q^{2n-1}} =\sum_{n=0}^\infty\sigma_0(2n+1)\,q^n = 1+2q+2q^2+2q^3+3q^4+\dots\tag4$$

donde $\sigma_0(2n+1)$ es el divisor de la función? (Lo he comprobado en cientos de coeficientes y parece sostener. Más info en A099774.) Tenga en cuenta que la igualdad de abajo es conocido,

$$\sum_{n=1}^\infty\sigma_0(n)\,q^n = \sum_{n=1}^\infty \frac{q^n}{1-q^n}$$

P2: Puede $C(q)$ se expresa también en términos de la Jacobi funciones theta $\vartheta_k(0,q)$?

4voto

ccorn Puntos 4924

La respuesta a Q1 es . Acerca de Q2, aún no lo sé.

Como de costumbre, supongo que $q=\exp(2\pi\mathrm{i}\tau)$ para $\tau\in\mathbb{H}$ (complejo de la mitad superior del plano) y definir $$q_n = \exp\frac{2\pi\mathrm{i}\tau}{n}$$ Por lo tanto, podemos considerar Theta de las funciones funciones de de $\tau$. Escribo $\vartheta_k(0\mid\tau)$ en lugar de $\vartheta_k(0,q_2)$. Esto es principalmente para evitar valores múltiples problemas con $\vartheta_2$.

Proposición: Para$q,r\in\mathbb{C}$$|q|<1$$|r|<1$, tenemos $$\cfrac{1}{1-p-\cfrac{r,\, (1-q)^2}{1-p^3-\cfrac{rq\,(1-p^2)^2} {1-p^5-\cfrac{rq^2(1-q^3)^2}{1-p^7-\cdots}}}} = \sum_{n=0}^\infty \frac{r^n}{1-p^{2n+1}}\etiqueta{P}$$ A continuación, la reclamación de la Q1 de la siguiente manera a partir de la configuración de $r=q$.

Además, el ya establecido reclamación por $A(q)$ sigue a partir de la configuración de $r=-q$ porque es conocido de expansión de la serie $$\left(\frac{\vartheta_2(0\mid2\tau)}{2q_4}\right)^2 = \sum_{n=0}^\infty q^n \sum_{d\mid(2n+1)} (-1)^{(d-1)/2} = \sum_{n=0}^\infty \frac{(-q)^n}{1-p^{2n+1}}$$ donde el último de Lambert-como la serie puede ser entendido como una simple tamizado la maquinaria que genera una extraña $d$ en cada paso y las actualizaciones de los contadores asociado con todos los impares múltiplos de $d$.

Sospecho que hay maneras más simples de la prueba de la proposición (P), pero en la actual serie de posts acerca de tales fracciones continuas (, , , ), todo comienza con la fórmula de Ramanujan 2 del cuaderno, en el capítulo 16, la entrada 11: $$\small\frac {(a, q)_\infty\,(-b;q)_\infty - (a;q)_\infty\,(b;q)_\infty} {(a, q)_\infty\,(-b;q)_\infty + (a;q)_\infty\,(b;q)_\infty} = \cfrac{a+b}{1-p+\cfrac{(a+bq)(aq+b)}{1-p^3+\cfrac{q\,(a+bq^2)(aq^2+b)} {1-p^5+\cfrac{p^2(a+bq^3)(aq^3+b)}{1-p^7+\cdots}}}}\etiqueta{*}$$ El original tiene el signo de $b$ volteado, pero me gustaría hacer hincapié en la simetría.

Para obtener la continuación de la fracción (P), necesitaríamos $ab=-r$$a/b=-1$, que se cumple por $\{a,b\}=\{\pm\sqrt{r}\}$. Sin embargo, esto implica que $a+b=0$, y en ese caso, la fórmula de Ramanujan se reduce a $0=0$. Tenemos que trabajar en torno a eso.

Nos han tratado ya con $a+b=0$, pero sólo para $ab=q$, por lo que necesitamos una nueva vuelta de tuerca aquí. Primero que volver a escribir $$(-a;q)_\infty\,(-b;q)_\infty - (a;q)_\infty\,(b;q)_\infty = \overbrace {(a, q)_\infty\,(a;q)_\infty}^{(a^2;q^2)_\infty} \left(\frac{(-b;q)_\infty}{(a;q)_\infty} -\frac {b;q)_\infty} {(a, q)_\infty}\right)$$ A continuación, supongamos $0<|a|<1$ y recuperar el $q$-teorema del binomio $$\frac{(-b;q)_\infty}{(a;q)_\infty} = \sum_{n=0}^\infty \frac{\bigl(-\frac{b}{a};q\bigr)_{n}}{(p;q)_{n}}\,^{n}$$ lo que implica $$\begin{align} \frac{(-b;q)_\infty}{(a;q)_\infty}-\frac{(b;q)_\infty}{(-a;q)_\infty} &= \sum_{n=0}^\infty\frac{\bigl(-\frac{b}{a};q\bigr)_{n}}{(q;q)_{n}} \,(a^{n}-(-a)^n) \\ &= 2\sum_{n=0}^\infty\frac{\bigl(-\frac{b}{a};q\bigr)_{2n+1}}{(q;q)_{2n+1}} \,a^{2n+1} \\ &= 2(a+b) \sum_{n=0}^\infty\frac{\bigl(-\frac{b}{a}q;q\bigr)_{2n}}{(q;q)_{2n+1}} \,a^{2n} \end{align}$$ Voilà, tenemos un producto de $(a+b)$ con una función continua. Vamos tapón que en Ramanujan la fórmula de $(*)$ y cancelar el factor común $(a+b)$: $$\small\cfrac{1}{1-p+\cfrac{(a+bq)(aq+b)}{1-p^3+\cfrac{q\,(a+bq^2)(aq^2+b)} {1-p^5+\cfrac{p^2(a+bq^3)(aq^3+b)}{1-p^7+\cdots}}}} = \frac{2\,(a^2;q^2)_\infty \sum_{n=0}^\infty\frac{\left(-\frac{b}{a}p;q\ \ derecho)_{2n}}{(p;q)_{2n+1}}\,^{2n}} {(a, q)_\infty\,(-b;q)_\infty + (a;q)_\infty\,(b;q)_\infty}$$ Este es continua a través de $-\frac{b}{a}=1$, así que vamos a ver lo que sucede allí. El denominador del lado derecho se reduce a $2\,(-a;q)_\infty\,(a;q)_\infty=2\,(a^2;q^2)_\infty$ y por lo tanto consigue se cancela con el $q$-símbolo de Pochhammer en el numerador. La serie se simplifica como $$\sum_{n=0}^\infty\frac{(p;q)_{2n}}{(p;q)_{2n+1}}\,^{2n} = \sum_{n=0}^\infty\frac{a^{2n}}{1-p^{2n+1}}$$ Así obtenemos $$\cfrac{1}{1-p-\cfrac{a^2(1-q)^2}{1-p^3-\cfrac{a^2t\,(1-p^2)^2} {1-p^5-\cfrac{a^2c^2(1-q^3)^2}{1-p^7-\cdots}}}} = \sum_{n=0}^\infty\frac{a^{2n}}{1-p^{2n+1}}$$ y ahora podemos reemplazar $a^2$ $r$ y está casi listo.

Hemos tenido que asumir $0<|a|<1$ a lo largo del camino, que cubre todos los $0<|r|<1$, pero el caso de $r=0$ debe ser examinado por separado. Ahora $r=0$ causas de ambos lados de (P) de reducir a la $1/(1-q)$ debido a que el $r^0$ en la serie es ser correctamente interpretado como $1$ por la continuidad. P. e.d.

1voto

Nicco Puntos 645

Demasiado largo para un comentario

primero vamos a suponer la siguiente identidad para ser verdad $$\frac{1}{q}\sum_{n=1}^\infty \frac{q^n}{1-q^{2n-1}} = \cfrac{1}{1-q-\cfrac{q(1-q)^2}{1-q^3-\cfrac{q^2(1-q^2)^2}{1-q^5-\cfrac{q^3(1-q^3)^2}{1-q^7-\ddots}}}}$$

Ahora multiplicando ambos lados por $(1-q)$ y dejando $q\rightarrow1$, los rendimientos de los $$\lim_{q\rightarrow 1} \frac{1}{q}\sum_{n=1}^\infty \frac{q^n(1-q)}{1-q^{2n-1}} = \lim{q\rightarrow1} {\cfrac{1}{1-\cfrac{\cfrac{q(1-q)}{1-q^2}}{\cfrac{1-q^3}{1-q^2}-\cfrac{\cfrac{q^2(1-q^2)}{1-q^3}}{\cfrac{1-q^5}{1-q^3}-\cfrac{\cfrac {q^3(1-q^3)}{1-q^4}}{\cfrac{1-q^7}{1-q^4}-\ddots}}}}}$$

Que después de la equivalencia de transformación se convierte en

$$\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{2n-1} = \cfrac{1}{1-\cfrac{1^2}{3-\cfrac{2^2}{5-\cfrac{3^2}{7-\cfrac{4^2}{9 - \ddots}}}}}$$ Que no es una identidad válida,ya que la arctan identidad

$$\sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1}z^{2n-1}}{2n-1}=\cfrac{z}{1+\cfrac{(1z)^2}{3+\cfrac{(2z)^2}{5+\cfrac{(3z)^2}{7+\cfrac{(4z)^2}{9 + \ddots}}}}}$$

Es válida para $$|z|\leq1$$ ,$$z\ne i,-i$$

actualización :De hecho, este comentario no invalida la conjetura de identidad,sino que la fortalece ,ya que tanto la serie y cfrac enfoque de la misma singularidad,como se observa en la Ccorn.Así, el cfrac no tiene un límite finito, sino una singularidad.

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