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Borel正則化求和


數學家在研究超幾何函式 _pF_q(a_1,...,a_p;b_1,...,b_q;z) 的收斂情況 (p<=q+1) 方面取得了巨大的成功,這促使人們嘗試為 p>q+1 的發散情況下的此類函式提供解釋。Emile Borel 在 1899 年提出了一個有趣的解釋這些發散級數求和的方法。根據定義,任意級數的廣義 Borel 求和

 phi(z)=sum_(k=0)^inftyc_kz^k
(1)

是積分的值

 B(z)=int_0^infty...int_0^inftye^(-t_1-t_2-...-t_r)(sum_(k=0)^infty(c_kz^k)/((k!)^r)t_1^kt_2^k...t_r^k)dt_1...dt_r
(2)

其中 r in Z^+

這個定義允許將發散超幾何級數的求和解釋為廣義 Borel 求和,其中這些 Borel 求和總是與其他收斂的超幾何級數一致。

考慮一個與函式 _2F_0(a,b;;z) 的漸近公式相關的例子,從關係式開始

 _2F_0(a,b;;z)=(-1/z)^aU(a,1+a-b,-1/z).
(3)

上述公式的右側可以解釋為經典發散級數 _2F_0(a,b;;z) 的 Borel 求和(其中 r=1)。選擇 c_k=(a)_k(b)_k/k! 使得

 phi(z)=sum_(k=0)^infty((a)_k(b)_k)/(k!)z^k=_2F_0(a,b;;z).
(4)

那麼

 sum_(k=0)^infty(c_kz^k)/(k!)t^k=sum_(k=0)^infty((a)_k(b)_k(zt)^k)/(k!^2)=_2F_1(a,b;1;zt),
(5)

因此,發散級數 _2F_0(a,b;;z) 的 Borel 正則化求和 B(z) 等於

B(z)=int_0^inftye^(-t)_2F_1(a,b;1;zt)dt
(6)
=(-1/z)^aU(a,1+a-b,-1/z).
(7)

然而,Borel 的發散級數求和方法對於超幾何級數沒有進行深入研究;對於超幾何級數,最有效的結果是在之後使用 Mellin-Barnes 積分 找到的。


使用 探索

請引用為

Weisstein, Eric W. "Borel正則化求和。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Borel-RegularizedSum.html

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