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₅F₄ 求值与一类 π²+log² 恒等式

${}_5F_4$ evaluations and a family of $π^2+\log^2$ identities

Cetin Hakimoglu-Brown

arXiv 2608.19276首次发表:更新:

AI 中文总结

该研究对一类含超几何函数₅F₄的级数在特定代数点族上进行闭式求值,通过自包含证明将积分转化为对数平方和,得到含π²与对数的恒等式,完善了D'Aurizio等人的相关工作。

AI 中文摘要

我们对级数∑ₙ≥1 zⁿ/(n²C(4n,n))进行了闭式求值,该级数等于 -z/4 · ₅F₄(1,1,1,4/3,5/3;5/4,3/2,7/4,2;27z/256),其在由有理角θ=jπ/N索引的无限代数点族上取值,每个值等于cπ²加上三个对数的通用有理二次型,其中c=-1/3(1-2j/N)²。这是D'Aurizio和Di Trani得到但未求值的四次基例,证明自包含:关联两个权重的精确整数因子结合Landen恒等式,将积分简化为对数平方和。

英文摘要

We evaluate the series $\sum_{n\ge1} z^n\big/\!\big(n^2\binom{4n}{n}\big)$, equal to $-\tfrac{z}{4}\,{}_5F_4\!\left(1,1,1,\tfrac43,\tfrac53;\tfrac54,\tfrac32,\tfrac74,2;\tfrac{27z}{256}\right)$, in closed form at an infinite family of algebraic points indexed by a rational angle $θ=jπ/N$. Each value equals $c\,π^2$ plus a universal rational quadratic form in three logarithms, with $c=-\tfrac13\left(1-\tfrac{2j}{N}\right)^2$. This is the quartic-base case reached but not evaluated by D'Aurizio and Di Trani. The proof is self-contained: an exact integer factor relating two weights, followed by Landen's identity, reduces the integral to a sum of squared logarithms.

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