1樓:
當 且a為偶數時,級數和雙曲餘切函式有關。
從雙曲正切函式開始。首先:
所以其對數的導數為
把x替換為πx
於是交換等號左右即為求和公式
其中 接下來,我們可知:
以此類推。
對不為0的偶數a,我們只要令 ,再拆出一些項,就可以轉化為上述形式。
當 且a為奇數時,級數和雙曲正切函式有關。
余弦函式的根為所有半整數倍圓周率點,所以
同理用ix替換x可以得到cosh的展開式,取對數再求導,就可以得到表示式
我們知道,對於任意乙個函式,如果我們知道它的零點和極點那麼這個函式一定可以寫成如下形式
我們來考慮一下其對數導數能寫成怎樣的形式。
現在,我們考慮
假設可以表示成兩個複數分母的分式的和
那麼解方程
於是 ,也就是說
因此接著我們把這個函式視為某個函式 的對數導數,很明顯,我們就是要尋找零點為
的函式在a為整數時,這些零點正好是雙曲正弦函式,雙曲余弦函式的零點,而其對數導數為雙曲餘切函式,雙曲正切函式,因此我們可以使用雙曲餘切或正切表示a為整數的情況。
但問題是a不為整數時,我們應該怎麼辦?
我們知道, 有以下極點:
那麼 則有以下零點
那麼 的零點則為
分別用ix,-ix替換x,再把替換後得到的2個函式相乘,得到:
這時,函式的零點恰好是
現在我們求f(x)對數導數
根據我們知道的以下定理
也就是說
即問題解決了,但是為什麼a為整數時那麼特殊呢?
我們知道gamma函式的餘元公式
取對數導數
在a=0的時候,左邊分子為即而
略微展開一下右邊
除以2x,就是a為偶數時的通解了。
在a=-1時,左邊分子為
根據 ,原式可變為:
同樣,再除以2x就是a為奇數時的通解。
好了,現在題主問的問題的答案為