ثوابت ستيلتجس

تتقارب مساحة المنطقة الزرقاء على ثابت أويلر-ماسكيروني ، وهو ثابت ستيلتجس الصفري.

في الرياضيات ، ثوابت ستيلتجس هي الأعدادγك{\displaystyle \gamma _{k}}التي تحدث في متسلسلة لوران لتوسيع دالة زيتا لريمان :

ζ(1+s)=1s+ن=0(-1)نن!γنsن.{\displaystyle \zeta (1+s)={\frac {1}{s}}+\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}}{n!}}\gamma _{n}s^{n}.}

الثابتγ0=γ=0.577...{\displaystyle \gamma _{0}=\gamma =0.577\dots }يُعرف باسم ثابت أويلر-ماسكيروني .

التمثيلات

تُعطى ثوابت ستيلتجس بالنهاية

γن=ليمم{ك=1م(lnك)نك-1م(lnx)نxدx}=ليمم{ك=1م(lnك)نك-(lnم)ن+1ن+1}.{\displaystyle \gamma _{n}=\lim _{m\to \infty }\left\{\sum _{k=1}^{m}{\frac {(\ln k)^{n}}{k}}-\int _{1}^{m}{\frac {(\ln x)^{n}}{x}}\,dx\right\}=\lim _{m\rightarrow \infty }{\left\{\sum _{k=1}^{m}{\frac {(\ln k)^{n}}{k}}-{\frac {(\ln m)^{n+1}}{n+1}}\right\}}.}

(في حالة n = 0، يتطلب الحد الأول تقييم 0 0 ، والذي يعتبر 1.)

تؤدي صيغة كوشي للتفاضل إلى التمثيل التكاملي

γن=(-1)نن!2π02πهـ-نأناxζ(هـأناx+1)دx.{\displaystyle \gamma _{n}={\frac {(-1)^{n}n!}{2\pi }}\int _{0}^{2\pi }e^{-nix}\zeta \left(e^{ix}+1\right)dx.}

تُقدَّم تمثيلاتٌ متنوعةٌ بدلالة التكاملات والمتسلسلات اللانهائية في أعمال جنسن ، وفرانيل، وهيرميت ، وهاردي ، ورامانوجان ، وأينسورث، وهويل، وكوبو، وكونون، وكوفي، وشوي، وبلاغوشين، وبعض المؤلفين الآخرين. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] وعلى وجه الخصوص، تنص صيغة جنسن-فرانيل التكاملية، التي تُنسب خطأً في كثير من الأحيان إلى أينسورث وهويل، على ما يلي:

γن=12دلتان،0+1أنا0دxهـ2πx-1{(ln(1-أناx))ن1-أناx-(ln(1+أناx))ن1+أناx}،ن=0،1،2،...{\displaystyle \gamma _{n}={\frac {1}{2}}\delta _{n,0}+{\frac {1}{i}}\int _{0}^{\infty }{\frac {dx}{e^{2\pi x}-1}}\left\{{\frac {(\ln(1-ix))^{n}}{1-ix}}-{\frac {(\ln(1+ix))^{n}}{1+ix}}\right\}\,,\qquad \quad n=0,1,2,\ldots }

حيث δ n,k هو رمز كرونكر (دلتا كرونكر) . [ 5 ] [ 6 ] من بين الصيغ الأخرى، نجد

γن=-π2(ن+1)-(ln(12±أناx))ن+1ضرب بالعصا2πxدxن=0،1،2،...{\displaystyle \gamma _{n}=-{\frac {\pi }{2(n+1)}}\int _{-\infty }^{\infty }{\frac {\left(\ln \left({\frac {1}{2}}\pm ix\right)\right)^{n+1}}{\cosh ^{2}\pi x}}\,dx\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad n=0,1,2,\ldots }
γ1=-[γ-ln22]ln2+أنا0دxهـπx+1{ln(1-أناx)1-أناx-ln(1+أناx)1+أناx}γ1=-γ2-0[11-هـ-x-1x]هـ-xlnxدx{\displaystyle {\begin{array}{l}\displaystyle \gamma _{1}=-\left[\gamma -{\frac {\ln 2}{2}}\right]\ln 2+i\int _{0}^{\infty }{\frac {dx}{e^{\pi x}+1}}\left\{{\frac {\ln(1-ix)}{1-ix}}-{\frac {\ln(1+ix)}{1+ix}}\right\}\\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}=-\gamma ^{2}-\int _{0}^{\infty }\left[{\frac {1}{1-e^{-x}}}-{\frac {1}{x}}\right]e^{-x}\ln x\,dx\end{array}}}

انظر. [ 1 ] [ 5 ] [ 7 ]

فيما يتعلق بتمثيلات السلاسل، قدم هاردي في عام 1912 سلسلة مشهورة تستخدم جزءًا صحيحًا من اللوغاريتم [ 8 ].

γ1=ln22ك=2(-1)ككسجل2ك(2سجل2ك-سجل22ك){\displaystyle \gamma _{1}={\frac {\ln 2}{2}}\sum _{k=2}^{\infty }{\frac {(-1)^{k}}{k}}\lfloor \log _{2}{k}\rfloor \cdot \left(2\log _{2}{k}-\lfloor \log _{2}{2k}\rfloor \right)}

قدم إسرائيلوف [ 9 ] متسلسلات شبه متقاربة بدلالة أعداد برنوليب2ك{\displaystyle B_{2k}}

γم=ك=1ن(lnك)مك-(lnن)م+1م+1-(lnن)م2ن-ك=1شمال-1ب2ك(2ك)![(lnx)مx]x=ن(2ك-1)-θب2شمال(2شمال)![(lnx)مx]x=ن(2شمال-1)،0<θ<1{\displaystyle \gamma _{m}=\sum _{k=1}^{n}{\frac {(\ln k)^{m}}{k}}-{\frac {(\ln n)^{m+1}}{m+1}}-{\frac {(\ln n)^{m}}{2n}}-\sum _{k=1}^{N-1}{\frac {B_{2k}}{(2k)!}}\left[{\frac {(\ln x)^{m}}{x}}\right]_{x=n}^{(2k-1)}-\theta \cdot {\frac {B_{2N}}{(2N)!}}\left[{\frac {(\ln x)^{m}}{x}}\right]_{x=n}^{(2N-1)}\,,\qquad 0<\theta <1}

قدم كل من كونون [ 10 ] ، وبلاغوشين [ 6 ] ، [ 11 ] ، وكوبو [ 1 ] عدة متسلسلات ذات معاملات ذات الحدين.

γم=-1م+1ن=01ن+1ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))م+1γم=-1م+1ن=01ن+2ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))م+1ك+1γم=-1م+1ن=0حن+1ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+2))م+1γم=ن=0|جين+1|ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))مك+1{\displaystyle {\begin{array}{l}\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {1}{m+1}}\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{n+1}}\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}(\ln(k+1))^{m+1}\\[7mm]\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {1}{m+1}}\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{n+2}}\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}{\frac {(\ln(k+1))^{m+1}}{k+1}}\\[7mm]\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {1}{m+1}}\sum _{n=0}^{\infty }H_{n+1}\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}(\ln(k+2))^{m+1}\\[7mm]\displaystyle \gamma _{m}=\sum _{n=0}^{\infty }\left|G_{n+1}\right|\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}{\frac {(\ln(k+1))^{m}}{k+1}}\end{array}}}

حيث تمثل G n معاملات غريغوري ، والمعروفة أيضًا بالأعداد اللوغاريتمية المقلوبة ( G 1 = +1/2، G 2 = -1/12 ، G 3 = +1/24، G 4 = -19/720 ، ...). وتشمل المتسلسلات الأكثر عمومية من نفس النوع هذه الأمثلة [ 11 ] .

γم=-(ln(1+أ))م+1م+1+ن=0(-1)نψن+1(أ)ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))مك+1،(أ)>-1{\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {(\ln(1+a))^{m+1}}{m+1}}+\sum _{n=0}^{\infty }(-1)^{n}\psi _{n+1}(a)\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}{\frac {(\ln(k+1))^{m}}{k+1}},\quad \Re (a)>-1}

و

γم=-1ر(م+1)ل=0ر-1(ln(1+أ+ل))م+1+1رن=0(-1)نشمالن+1،ر(أ)ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))مك+1،(أ)>-1،ر=1،2،3،...{\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {1}{r(m+1)}}\sum _{l=0}^{r-1}(\ln(1+a+l))^{m+1}+{\frac {1}{r}}\sum _{n=0}^{\infty }(-1)^{n}N_{n+1,r}(a)\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}{\frac {(\ln(k+1))^{m}}{k+1}},\quad \Re (a)>-1,\;r=1,2,3,\ldots }

أو

γم=-112+أ{(-1)مم+1ζ(م+1)(0،1+أ)-(-1)مζ(م)(0)-ن=0(-1)نψن+2(أ)ك=0ن(-1)ك(نك)(ln(ك+1))مك+1}،(أ)>-1{\displaystyle \gamma _{m}=-{\frac {1}{{\tfrac {1}{2}}+a}}\left\{{\frac {(-1)^{m}}{m+1}}\,\zeta ^{(m+1)}(0,1+a)-(-1)^{m}\zeta ^{(m)}(0)-\sum _{n=0}^{\infty }(-1)^{n}\psi _{n+2}(a)\sum _{k=0}^{n}(-1)^{k}{\binom {n}{k}}{\frac {(\ln(k+1))^{m}}{k+1}}\right\},\quad \Re (a)>-1}

حيث ψ n ( a ) هي كثيرات حدود برنولي من النوع الثاني ، و N n,r ( a ) هي كثيرات الحدود المعطاة بالمعادلة المولدة

(1+z)أ+م-(1+z)أln(1+z)=ن=0شمالن،م(أ)zن،|z|<1،{\displaystyle {\frac {(1+z)^{a+m}-(1+z)^{a}}{\ln(1+z)}}=\sum _{n=0}^{\infty }N_{n,m}(a)z^{n},\qquad |z|<1,}

على التوالي (لاحظ أن N n,1 ( a ) = ψ n ( a ) ). [ 12 ] أظهر أولوا وتوراسو [ 13 ] أن المتسلسلات ذات الأعداد التوافقية قد تؤدي إلى ثوابت ستيلتجس

ن=1حن-(γ+lnن)ن=-γ1-12γ2+112π2ن=1حن2-(γ+lnن)2ن=-γ2-2γγ1-23γ3+53ζ(3){\displaystyle {\begin{array}{l}\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {H_{n}-(\gamma +\ln n)}{n}}=-\gamma _{1}-{\frac {1}{2}}\gamma ^{2}+{\frac {1}{12}}\pi ^{2}\\[6mm]\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {H_{n}^{2}-(\gamma +\ln n)^{2}}{n}}=-\gamma _{2}-2\gamma \gamma _{1}-{\frac {2}{3}}\gamma ^{3}+{\frac {5}{3}}\zeta (3)\end{array}}}

حصل بلاغوشين [ 6 ] على متسلسلات متقاربة ببطء تتضمن أعداد ستيرلينغ غير الموقعة من النوع الأول[]{\displaystyle \left[{\cdot \atop \cdot }\right]}

γم=12دلتام،0+(-1)مم!πن=11نن!ك=0ن/2(-1)ك[2ك+2م+1][ن2ك+1](2π)2ك+1،م=0،1،2،...،{\displaystyle \gamma _{m}={\frac {1}{2}}\delta _{m,0}+{\frac {(-1)^{m}m!}{\pi }}\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n\cdot n!}}\sum _{k=0}^{\lfloor n/2\rfloor }{\frac {(-1)^{k}\cdot \left[{2k+2 \atop m+1}\right]\cdot \left[{n \atop 2k+1}\right]}{(2\pi )^{2k+1}}}\,,\qquad m=0,1,2,...,}

بالإضافة إلى المتسلسلات شبه المتقاربة ذات الحدود النسبية فقط

γم=12دلتام،0+(-1)مم!ك=1شمال[2كم+1]ب2ك(2ك)!+θ(-1)مم![2شمال+2م+1]ب2شمال+2(2شمال+2)!،0<θ<1،{\displaystyle \gamma _{m}={\frac {1}{2}}\delta _{m,0}+(-1)^{m}m!\cdot \sum _{k=1}^{N}{\frac {\left[{2k \atop m+1}\right]\cdot B_{2k}}{(2k)!}}+\theta \cdot {\frac {(-1)^{m}m!\cdot \left[{2N+2 \atop m+1}\right]\cdot B_{2N+2}}{(2N+2)!}},\qquad 0<\theta <1,}

حيث m = 0، 1، 2، ... وعلى وجه الخصوص، فإن متسلسلة ثابت ستيلتجس الأول لها شكل بسيط بشكل مدهش

γ1=-12ك=1شمالب2كح2ك-1ك+θب2شمال+2ح2شمال+12شمال+2،0<θ<1،{\displaystyle \gamma _{1}=-{\frac {1}{2}}\sum _{k=1}^{N}{\frac {B_{2k}\cdot H_{2k-1}}{k}}+\theta \cdot {\frac {B_{2N+2}\cdot H_{2N+1}}{2N+2}},\qquad 0<\theta <1,}

حيث H <sub>n </sub> هو العدد التوافقي النوني . [ 6 ] ترد متسلسلات أكثر تعقيدًا لثوابت ستيلتجس في أعمال ليمر، وليانغ، وتود، ولافريك، وإسرائيلوف، وستانكوس، وكيبر، ونان-يو، وويليامز، وكوفي. [ 2 ] [ 3 ] [ 6 ]

الحدود والنمو التقاربي

تحقق ثوابت ستيلتجس الحدّ

|γن|{2(ن-1)!πن،ن=1،3،5،...4(ن-1)!πن،ن=2،4،6،...{\displaystyle |\gamma _{n}|\leq {\begin{cases}\displaystyle {\frac {2(n-1)!}{\pi ^{n}}}\,,\qquad &n=1,3,5,\ldots \\[3mm]\displaystyle {\frac {4(n-1)!}{\pi ^{n}}}\,,\qquad &n=2,4,6,\ldots \end{cases}}}

[ 14 ] تم الحصول على حدود أفضل من حيث الدوال الأولية بواسطة لافريك [ 15 ]

|γن|ن!2ن+1،ن=1،2،3،...{\displaystyle |\gamma _{n}|\leq {\frac {n!}{2^{n+1}}},\qquad n=1,2,3,\ldots }

بقلم إسرائيلوف [ 9 ]

|γن|ن!ج(ك)(2ك)ن،ن=1،2،3،...{\displaystyle |\gamma _{n}|\leq {\frac {n!C(k)}{(2k)^{n}}},\qquad n=1,2,3,\ldots }

مع k = 1، 2، ... و C (1) = 1/2، C (2) = 7/12، ... ، بواسطة نان يو وويليامز [ 16 ]

|γن|{2(2ن)!نن+1(2π)ن،ن=1،3،5،...4(2ن)!نن+1(2π)ن،ن=2،4،6،...{\displaystyle |\gamma _{n}|\leq {\begin{cases}\displaystyle {\frac {2(2n)!}{n^{n+1}(2\pi )^{n}}}\,,\qquad &n=1,3,5,\ldots \\[4mm]\displaystyle {\frac {4(2n)!}{n^{n+1}(2\pi )^{n}}}\,,\qquad &n=2,4,6,\ldots \end{cases}}}

بقلم بلاغوشين [ 6 ]

-|بم+1|م+1<γم<(3م+8)|بم+3|24-|بم+1|م+1،م=1،5،9،...|بم+1|م+1-(3م+8)|بم+3|24<γم<|بم+1|م+1،م=3،7،11،...-|بم+2|2<γم<(م+3)(م+4)|بم+4|48-|بم+2|2،م=2،6،10،...|بم+2|2-(م+3)(م+4)|بم+4|48<γم<|بم+2|2،م=4،8،12،...{\displaystyle {\begin{array}{ll}\displaystyle -{\frac {{\big |}{B}_{m+1}{\big |}}{m+1}}<\gamma _{m}<{\frac {(3m+8)\cdot {\big |}{B}_{m+3}{\big |}}{24}}-{\frac {{\big |}{B}_{m+1}{\big |}}{m+1}},&m=1,5,9,\ldots \\[12pt]\displaystyle {\frac {{\big |}B_{m+1}{\big |}}{m+1}}-{\frac {(3m+8)\cdot {\big |}B_{m+3}{\big |}}{24}}<\gamma _{m}<{\frac {{\big |}{B}_{m+1}{\big |}}{m+1}},&m=3,7,11,\ldots \\[12pt]\displaystyle -{\frac {{\big |}{B}_{m+2}{\big |}}{2}}<\gamma _{m}<{\frac {(m+3)(m+4)\cdot {\big |}{B}_{m+4}{\big |}}{48}}-{\frac {{\big |}B_{m+2}{\big |}}{2}},\qquad &m=2,6,10,\ldots \\[12pt]\displaystyle {\frac {{\big |}{B}_{m+2}{\big |}}{2}}-{\frac {(m+3)(m+4)\cdot {\big |}{B}_{m+4}{\big |}}{48}}<\gamma _{m}<{\frac {{\big |}{B}_{m+2}{\big |}}{2}},&m=4,8,12,\ldots \\\end{array}}}

حيث B n هي أعداد برنولي ، وبحسب ماتسوكا [ 17 ] [ 18 ]

|γن|<10-4هـنlnlnن،ن=5،6،7،...{\displaystyle |\gamma _{n}|<10^{-4}e^{n\ln \ln n}\,,\qquad n=5,6,7,\ldots }

فيما يتعلق بالتقديرات التي تعتمد على الدوال والحلول غير الأولية، فقد حصل كل من كنيسل وكوفي [ 19 ] وفقيه أحمد [ 20 ] على نتائج دقيقة للغاية. على سبيل المثال، قدم كنيسل وكوفي الصيغة التالية التي تقارب ثوابت ستيلتجس بشكل جيد نسبيًا لقيم n الكبيرة . [ 19 ] إذا كان v هو الحل الوحيد لـ

2πخبرة(vلون برونزيv)=نكوس(v)v{\displaystyle 2\pi \exp(v\tan v)=n{\frac {\cos(v)}{v}}}

مع0<v<π/2{\displaystyle 0<v<\pi /2}وإذاu=vلون برونزيv{\displaystyle u=v\tan v}، ثم

γنبنهـنأكوس(أن+ب){\displaystyle \gamma _{n}\sim {\frac {B}{\sqrt {n}}}e^{nA}\cos(an+b)}

أين

أ=12ln(u2+v2)-uu2+v2{\displaystyle A={\frac {1}{2}}\ln(u^{2}+v^{2})-{\frac {u}{u^{2}+v^{2}}}}
ب=22πu2+v2[(u+1)2+v2]1/4{\displaystyle B={\frac {2{\sqrt {2\pi }}{\sqrt {u^{2}+v^{2}}}}{[(u+1)^{2}+v^{2}]^{1/4}}}}
أ=لون برونزي-1(vu)+vu2+v2{\displaystyle a=\tan ^{-1}\left({\frac {v}{u}}\right)+{\frac {v}{u^{2}+v^{2}}}}
ب=لون برونزي-1(vu)-12(vu+1).{\displaystyle b=\tan ^{-1}\left({\frac {v}{u}}\right)-{\frac {1}{2}}\left({\frac {v}{u+1}}\right).}

حتى n = 100000، يتنبأ تقريب Knessl-Coffey بشكل صحيح بإشارة γ n باستثناء واحد هو n = 137. [ 19 ]

في عام 2022، قدم ك. ماسلانكا [ 21 ] صيغة تقريبية لثوابت ستيلتجس، وهي أبسط وأكثر دقة من الصيغ المعروفة سابقًا. وعلى وجه الخصوص، فإنها تعيد إنتاج القيمة الإشكالية لـ n = 137 بخطأ صغير نسبيًا.

أي عندمان>>1{\displaystyle n>>1}

γن2πن!RهـΓ(sن)هـ-جsن(sن)نن+sن+32{\displaystyle \gamma _{n}\sim {\sqrt {\frac {2}{\pi }}}n!\mathrm {Re} {\frac {\Gamma \left(s_{n}\right)e^{-cs_{n}}}{\left(s_{n}\right)^{n}{\sqrt {n+s_{n}+{\frac {3}{2}}}}}}}

أينsن{\displaystyle s_{n}}هي نقاط السرج:

sن=ن+32دبليو(±ن+322πأنا){\displaystyle s_{n}={\frac {n+{\frac {3}{2}}}{W\left(\pm {\frac {n+{\frac {3}{2}}}{2\pi i}}\right)}}}

دبليو{\displaystyle W}هي دالة لامبرت وج{\displaystyle c}ثابت:

ج=سجل(2π)+π2أنا{\displaystyle c=\log(2\pi )+{\frac {\pi }{2}}i}

تعريف "مرحلة" معقدةφن{\displaystyle \varphi _{n}}

φن12ln(8π)-ن+(ن+12)ln(ن)+(sن-ن-12)ln(sن)-12ln(ن+sن)-(ج+1)sن{\displaystyle \varphi _{n}\equiv {\frac {1}{2}}\ln(8\pi )-n+(n+{\frac {1}{2}})\ln(n)+(s_{n}-n-{\frac {1}{2}})\ln \left(s_{n}\right)-{\frac {1}{2}}\ln \left(n+s_{n}\right)-(c+1)s_{n}}

نحصل على تعبير بسيط بشكل خاص حيث يمكن رؤية كل من السعة المتزايدة بسرعة والتذبذبات بوضوح:

γنRهـ[هـφن]=هـRهـφنكوس(أنامφن){\displaystyle \gamma _{n}\sim \mathrm {Re} \left[e^{\varphi _{n}}\right]=e^{\mathrm {Re} \varphi _{n}}\cos \left(\mathrm {Im} \varphi _{n}\right)}

القيم العددية

القيم القليلة الأولى هي [ 22 ]

نالقيمة التقريبية لـ γ nOEIS
0+0.5772156649015328606065120900824024310421593359A001620
1- 0.0728158454836767248605863758749013191377363383A082633
2- 0.0096903631928723184845303860352125293590658061A086279
3+0.0020538344203033458661600465427533842857158044A086280
4+0.0023253700654673000574681701775260680009044694A086281
5+0.0007933238173010627017533348774444448307315394A086282
6- 0.0002387693454301996098724218419080042777837151A183141
7- 0.0005272895670577510460740975054788582819962534A183167
8- 0.0003521233538030395096020521650012087417291805A183206
9- 0.0000343947744180880481779146237982273906207895A184853
10+0.0002053328149090647946837222892370653029598537A184854
100 4.2534015717080269623144385197278358247028931053 × 10 17
1000 1.5709538442047449345494023425120825242380299554 × 10 486
10000 2.2104970567221060862971082857536501900234397174 × 10 6883
100000+1.9919273063125410956582272431568589205211659777 × 10 83432

ثابت ستيلتجس النوني موجب لـ

n = 0, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 17, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 28, 29, 30, ... (التسلسل A394583 في OEIS )

وسلبية لـ

n = 1, 2, 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 22, 23, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 35, ... (التسلسل A395455 في OEIS )

بالنسبة لقيم n الكبيرة ، تنمو ثوابت ستيلتجس بسرعة في القيمة المطلقة، وتغير إشاراتها بنمط معقد.

يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات المتعلقة بالتقييم العددي لثوابت ستيلتجس في أعمال كيبر [ 23 ] ، وكريمينسكي [ 24 ] ، وبلوف [ 25 ] ، ويوهانسون [ 26 ] [ 27 ] ، وبلاغوشين [ 27 ] . في البداية، قدم يوهانسون قيمًا لثوابت ستيلتجس حتى n = 100000، بدقة تتجاوز 10000 رقم لكل قيمة (يمكن استخراج القيم العددية من قاعدة بيانات LMFDB) .لاحقًا، ابتكر يوهانسون وبلاغوشين خوارزمية فعّالة للغاية لحساب ثوابت ستيلتجس المعممة (انظر أدناه) لقيم n الكبيرة و a المركبة ، والتي يمكن استخدامها أيضًا لحساب ثوابت ستيلتجس العادية. [ 27 ] على وجه الخصوص، تسمح هذه الخوارزمية بحساب γn بدقة تصل إلى 1000 رقم في دقيقة واحدة لأي قيمة n حتى n = 10^ 100 .

ثوابت ستيلتجس المعممة

معلومات عامة

وبشكل أعم، يمكن تعريف ثوابت ستيلتجس γ n (a) التي تظهر في توسيع سلسلة لوران لدالة زيتا هورويتز :

ζ(s،أ)=1s-1+ن=0(-1)نن!γن(أ)(s-1)ن.{\displaystyle \zeta (s,a)={\frac {1}{s-1}}+\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}}{n!}}\gamma _{n}(a)(s-1)^{n}.}

هنا ، a عدد مركب حيث Re( a ) > 0. بما أن دالة زيتا لهرويتز هي تعميم لدالة زيتا لريمان، فإن γn ( 1) = γn . الثابت الصفري هو ببساطة دالة ديغاما γ0 (a) = -Ψ(a)، [ 28 ] بينما لا يُعرف أن الثوابت الأخرى قابلة للاختزال إلى أي دالة تحليلية أولية أو كلاسيكية. ومع ذلك، توجد تمثيلات عديدة لها. على سبيل المثال، يوجد التمثيل التقاربي التالي.

γن(أ)=ليمم{ك=0م(ln(ك+أ))نك+أ-(ln(م+أ))ن+1ن+1}،ن=0،1،2،...أ0،-1،-2،...{\displaystyle \gamma _{n}(a)=\lim _{m\to \infty }\left\{\sum _{k=0}^{m}{\frac {(\ln(k+a))^{n}}{k+a}}-{\frac {(\ln(m+a))^{n+1}}{n+1}}\right\},\qquad {\begin{array}{l}n=0,1,2,\ldots \\[1mm]a\neq 0,-1,-2,\ldots \end{array}}}

بسبب بيرندت وويلتون. الصيغة المماثلة لصيغة جنسن-فرانيل لثابت ستيلتجس المعمم هي صيغة هيرميت [ 5 ]

γن(أ)=[12أ-lnأن+1](lnأ)ن-أنا0دxهـ2πx-1{(ln(أ-أناx))نأ-أناx-(ln(أ+أناx))نأ+أناx}،ن=0،1،2،...(أ)>0{\displaystyle \gamma _{n}(a)=\left[{\frac {1}{2a}}-{\frac {\ln {a}}{n+1}}\right](\ln a)^{n}-i\int _{0}^{\infty }{\frac {dx}{e^{2\pi x}-1}}\left\{{\frac {(\ln(a-ix))^{n}}{a-ix}}-{\frac {(\ln(a+ix))^{n}}{a+ix}}\right\},\qquad {\begin{array}{l}n=0,1,2,\ldots \\[1mm]\Re (a)>0\end{array}}}

يتم تقديم تمثيلات مماثلة بواسطة الصيغ التالية: [ 27 ]

γن(أ)=-(ln(أ-12))ن+1ن+1+أنا0دxهـ2πx+1{(ln(أ-12-أناx))نأ-12-أناx-(ln(أ-12+أناx))نأ-12+أناx}،ن=0،1،2،...(أ)>12{\displaystyle \gamma _{n}(a)=-{\frac {{\big (}\ln(a-{\frac {1}{2}}){\big )}^{n+1}}{n+1}}+i\int _{0}^{\infty }{\frac {dx}{e^{2\pi x}+1}}\left\{{\frac {{\big (}\ln(a-{\frac {1}{2}}-ix){\big )}^{n}}{a-{\frac {1}{2}}-ix}}-{\frac {{\big (}\ln(a-{\frac {1}{2}}+ix){\big )}^{n}}{a-{\frac {1}{2}}+ix}}\right\},\qquad {\begin{array}{l}n=0,1,2,\ldots \\[1mm]\Re (a)>{\frac {1}{2}}\end{array}}}

و

γن(أ)=-π2(ن+1)0(ln(أ-12-أناx))ن+1+(ln(أ-12+أناx))ن+1(ضرب بالعصا(πx))2دx،ن=0،1،2،...(أ)>12{\displaystyle \gamma _{n}(a)=-{\frac {\pi }{2(n+1)}}\int _{0}^{\infty }{\frac {{\big (}\ln(a-{\frac {1}{2}}-ix){\big )}^{n+1}+{\big (}\ln(a-{\frac {1}{2}}+ix){\big )}^{n+1}}{{\big (}\cosh(\pi x){\big )}^{2}}}\,dx,\qquad {\begin{array}{l}n=0,1,2,\ldots \\[1mm]\Re (a)>{\frac {1}{2}}\end{array}}}

تحقق ثوابت ستيلتجس المعممة علاقة التكرار التالية

γن(أ+1)=γن(أ)-(lnأ)نأ،ن=0،1،2،...أ0،-1،-2،...{\displaystyle \gamma _{n}(a+1)=\gamma _{n}(a)-{\frac {(\ln a)^{n}}{a}}\,,\qquad {\begin{array}{l}n=0,1,2,\ldots \\[1mm]a\neq 0,-1,-2,\ldots \end{array}}}

بالإضافة إلى نظرية الضرب

ل=0ن-1γص(أ+لن)=(-1)صن[lnنص+1-Ψ(أن)](lnن)ص+نر=0ص-1(-1)ر(صر)γص-ر(أن)(lnن)ر،ن=2،3،4،...{\displaystyle \sum _{l=0}^{n-1}\gamma _{p}\left(a+{\frac {l}{n}}\right)=(-1)^{p}n\left[{\frac {\ln n}{p+1}}-\Psi (an)\right](\ln n)^{p}+n\sum _{r=0}^{p-1}(-1)^{r}{\binom {p}{r}}\gamma _{p-r}(an)\cdot (\ln n)^{r}\,,\qquad \qquad n=2,3,4,\ldots }

أين(صر){\displaystyle {\binom {p}{r}}}يشير إلى معامل ذي الحدين (انظر [ 29 ] و [ 30 ] الصفحات  101-102).

أول ثابت ستيلتجس معمّم

يتمتع ثابت ستيلتجس المعمم الأول بعدد من الخصائص الرائعة.

  • متطابقة مالمستين (صيغة الانعكاس لثوابت ستيلتجس المعممة الأولى): تأخذ صيغة الانعكاس لثابت ستيلتجس المعمم الأول الشكل التالي
γ1(من)-γ1(1-من)=2πل=1ن-1الخطيئة2πملنlnΓ(لن)-π(γ+ln2πن)سرير أطفالمπن{\displaystyle \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {m}{n}}{\biggr )}-\gamma _{1}{\biggl (}1-{\frac {m}{n}}{\biggr )}=2\pi \sum _{l=1}^{n-1}\sin {\frac {2\pi ml}{n}}\cdot \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {l}{n}}{\biggr )}-\pi (\gamma +\ln 2\pi n)\cot {\frac {m\pi }{n}}}

حيث m و n عددان صحيحان موجبان بحيث m < n . نُسبت هذه الصيغة لفترة طويلة إلى ألمكفيست وميورمان اللذين استنتجاها في تسعينيات القرن العشرين. [ 31 ] ومع ذلك، فقد ذُكر مؤخرًا أن هذه المتطابقة، وإن كانت بصيغة مختلفة قليلاً، قد حصل عليها كارل مالمستين لأول مرة عام 1846. [ 5 ] [ 32 ]

  • نظرية الحجج النسبية: يمكن تقييم ثابت ستيلتجس المعمم الأول عند حجة نسبية في شكل شبه مغلق عبر الصيغة التالية:
γ1(رم)=γ1+γ2+γln2πم+ln2πlnم+12(lnم)2+(γ+ln2πم)Ψ(رم)+πل=1م-1الخطيئة2πرلمlnΓ(لم)+ل=1م-1كوس2πرلمζ"(0،لم)،ر=1،2،3،...،م-1.{\displaystyle {\begin{array}{ll}\displaystyle \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}=&\displaystyle \gamma _{1}+\gamma ^{2}+\gamma \ln 2\pi m+\ln 2\pi \cdot \ln {m}+{\frac {1}{2}}(\ln m)^{2}+(\gamma +\ln 2\pi m)\cdot \Psi \left({\frac {r}{m}}\right)\\[5mm]\displaystyle &\displaystyle \qquad +\pi \sum _{l=1}^{m-1}\sin {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {l}{m}}{\biggr )}+\sum _{l=1}^{m-1}\cos {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \zeta ''\left(0,{\frac {l}{m}}\right)\end{array}}\,,\qquad \quad r=1,2,3,\ldots ,m-1\,.}

انظر بلاغوشين. [ 5 ] [ 28 ] تم اقتراح برهان بديل لاحقًا من قبل كوفي [ 33 ] والعديد من المؤلفين الآخرين.

  • المجاميع المنتهية: توجد العديد من صيغ الجمع لثوابت ستيلتجس المعممة الأولى. على سبيل المثال،
ر=0م-1γ1(أ+رم)=مlnمΨ(أم)-م2(lnم)2+مγ1(أم)،أجر=1م-1γ1(رم)=(م-1)γ1-مγlnم-م2(lnم)2ر=12م-1(-1)رγ1(ر2م)=-γ1+م(2γ+ln2+2lnم)ln2ر=02م-1(-1)رγ1(2ر+14م)=م{4πlnΓ(14)-π(4ln2+3lnπ+lnم+γ)}ر=1م-1γ1(رم)كوس2πركم=-γ1+م(γ+ln2πم)ln(2الخطيئةكπم)+م2{ζ"(0،كم)+ζ"(0،1-كم)}،ك=1،2،...،م-1ر=1م-1γ1(رم)الخطيئة2πركم=π2(γ+ln2πم)(2ك-م)-πم2{lnπ-lnالخطيئةكπم}+مπlnΓ(كم)،ك=1،2،...،م-1ر=1م-1γ1(رم)سرير أطفالπرم=π6{(1-م)(م-2)γ+2(م2-1)ln2π-(م2+2)lnم}-2πل=1م-1لlnΓ(لم)ر=1م-1رمγ1(رم)=12{(م-1)γ1-مγlnم-م2(lnم)2}-π2م(γ+ln2πم)ل=1م-1لسرير أطفالπلم-π2ل=1م-1سرير أطفالπلمlnΓ(لم){\displaystyle {\begin{array}{ll}\displaystyle \sum _{r=0}^{m-1}\gamma _{1}\left(a+{\frac {r}{m}}\right)=m\ln {m}\cdot \Psi (am)-{\frac {m}{2}}(\ln m)^{2}+m\gamma _{1}(am)\,,\qquad a\in \mathbb {C} \\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{m-1}\gamma _{1}\left({\frac {r}{m}}\right)=(m-1)\gamma _{1}-m\gamma \ln {m}-{\frac {m}{2}}(\ln m)^{2}\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{2m-1}(-1)^{r}\gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{2m}}{\biggr )}=-\gamma _{1}+m(2\gamma +\ln 2+2\ln m)\ln 2\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=0}^{2m-1}(-1)^{r}\gamma _{1}{\biggl (}{\frac {2r+1}{4m}}{\biggr )}=m\left\{4\pi \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{4}}{\biggr )}-\pi {\big (}4\ln 2+3\ln \pi +\ln m+\gamma {\big )}\right\}\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{m-1}\gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}\cdot \cos {\dfrac {2\pi rk}{m}}=-\gamma _{1}+m(\gamma +\ln 2\pi m)\ln \left(2\sin {\frac {k\pi }{m}}\right)+{\frac {m}{2}}\left\{\zeta ''\left(0,{\frac {k}{m}}\right)+\zeta ''\left(0,1-{\frac {k}{m}}\right)\right\}\,,\qquad k=1,2,\ldots ,m-1\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{m-1}\gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}\cdot \sin {\dfrac {2\pi rk}{m}}={\frac {\pi }{2}}(\gamma +\ln 2\pi m)(2k-m)-{\frac {\pi m}{2}}\left\{\ln \pi -\ln \sin {\frac {k\pi }{m}}\right\}+m\pi \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {k}{m}}{\biggr )}\,,\qquad k=1,2,\ldots ,m-1\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{m-1}\gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}\cdot \cot {\frac {\pi r}{m}}=\displaystyle {\frac {\pi }{6}}{\Big \{}(1-m)(m-2)\gamma +2(m^{2}-1)\ln 2\pi -(m^{2}+2)\ln {m}{\Big \}}-2\pi \sum _{l=1}^{m-1}l\cdot \ln \Gamma \left({\frac {l}{m}}\right)\\[6mm]\displaystyle \sum _{r=1}^{m-1}{\frac {r}{m}}\cdot \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}={\frac {1}{2}}\left\{(m-1)\gamma _{1}-m\gamma \ln {m}-{\frac {m}{2}}(\ln m)^{2}\right\}-{\frac {\pi }{2m}}(\gamma +\ln 2\pi m)\sum _{l=1}^{m-1}l\cdot \cot {\frac {\pi l}{m}}-{\frac {\pi }{2}}\sum _{l=1}^{m-1}\cot {\frac {\pi l}{m}}\cdot \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {l}{m}}{\biggr )}\end{array}}}

لمزيد من التفاصيل وصيغ الجمع الإضافية، انظر [ 5 ] [ 30 ]

  • بعض القيم المحددة: يمكن اختزال بعض القيم المحددة لثابت ستيلتجس المعمم الأول عند الوسائط النسبية إلى دالة غاما ، وثابت ستيلتجس الأول، والدوال الأولية. على سبيل المثال،
γ1(12)=-2γln2-(ln2)2+γ1=-1.353459680...{\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {1}{2}}\right)=-2\gamma \ln 2-(\ln 2)^{2}+\gamma _{1}=-1.353459680\ldots }

عند النقاط 1/4 و 3/4 و 1/3، تم الحصول على قيم ثوابت ستيلتجس المعممة الأولى بشكل مستقل بواسطة كونون [ 34 ] وبلاغوشين: [ 30 ]

γ1(14)=2πlnΓ(14)-3π2lnπ-72(ln2)2-(3γ+2π)ln2-γπ2+γ1=-5.518076350...γ1(34)=-2πlnΓ(14)+3π2lnπ-72(ln2)2-(3γ-2π)ln2+γπ2+γ1=-0.3912989024...γ1(13)=-3γ2ln3-34(ln3)2+π43{ln3-8ln2π-2γ+12lnΓ(13)}+γ1=-3.259557515...{\displaystyle {\begin{array}{l}\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {1}{4}}\right)=2\pi \ln \Gamma \left({\frac {1}{4}}\right)-{\frac {3\pi }{2}}\ln \pi -{\frac {7}{2}}(\ln 2)^{2}-(3\gamma +2\pi )\ln 2-{\frac {\gamma \pi }{2}}+\gamma _{1}=-5.518076350\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {3}{4}}\right)=-2\pi \ln \Gamma \left({\frac {1}{4}}\right)+{\frac {3\pi }{2}}\ln \pi -{\frac {7}{2}}(\ln 2)^{2}-(3\gamma -2\pi )\ln 2+{\frac {\gamma \pi }{2}}+\gamma _{1}=-0.3912989024\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {1}{3}}\right)=-{\frac {3\gamma }{2}}\ln 3-{\frac {3}{4}}(\ln 3)^{2}+{\frac {\pi }{4{\sqrt {3}}}}\left\{\ln 3-8\ln 2\pi -2\gamma +12\ln \Gamma \left({\frac {1}{3}}\right)\right\}+\gamma _{1}=-3.259557515\ldots \end{array}}}

عند النقاط 2/3 و 1/6 و 5/6:

γ1(23)=-3γ2ln3-34(ln3)2-π43{ln3-8ln2π-2γ+12lnΓ(13)}+γ1=-0.5989062842...γ1(16)=-3γ2ln3-34(ln3)2-(ln2)2-(3ln3+2γ)ln2+3π32lnΓ(16)-π23{3ln3+11ln2+152lnπ+3γ}+γ1=-10.74258252...γ1(56)=-3γ2ln3-34(ln3)2-(ln2)2-(3ln3+2γ)ln2-3π32lnΓ(16)+π23{3ln3+11ln2+152lnπ+3γ}+γ1=-0.2461690038...{\displaystyle {\begin{array}{l}\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {2}{3}}\right)=-{\frac {3\gamma }{2}}\ln 3-{\frac {3}{4}}(\ln 3)^{2}-{\frac {\pi }{4{\sqrt {3}}}}\left\{\ln 3-8\ln 2\pi -2\gamma +12\ln \Gamma \left({\frac {1}{3}}\right)\right\}+\gamma _{1}=-0.5989062842\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {1}{6}}\right)=-{\frac {3\gamma }{2}}\ln 3-{\frac {3}{4}}(\ln 3)^{2}-(\ln 2)^{2}-(3\ln 3+2\gamma )\ln 2+{\frac {3\pi {\sqrt {3}}}{2}}\ln \Gamma \left({\frac {1}{6}}\right)\\[5mm]\displaystyle \qquad \qquad \quad -{\frac {\pi }{2{\sqrt {3}}}}\left\{3\ln 3+11\ln 2+{\frac {15}{2}}\ln \pi +3\gamma \right\}+\gamma _{1}=-10.74258252\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}\left({\frac {5}{6}}\right)=-{\frac {3\gamma }{2}}\ln 3-{\frac {3}{4}}(\ln 3)^{2}-(\ln 2)^{2}-(3\ln 3+2\gamma )\ln 2-{\frac {3\pi {\sqrt {3}}}{2}}\ln \Gamma \left({\frac {1}{6}}\right)\\[6mm]\displaystyle \qquad \qquad \quad +{\frac {\pi }{2{\sqrt {3}}}}\left\{3\ln 3+11\ln 2+{\frac {15}{2}}\ln \pi +3\gamma \right\}+\gamma _{1}=-0.2461690038\ldots \end{array}}}

تم حساب هذه القيم بواسطة بلاغوشين، [ 30 ] وبفضله لدينا أيضًا ما يلي:

γ1(15)=γ1+52{ζ"(0،15)+ζ"(0،45)}+π10+252lnΓ(15)+π10-252lnΓ(25)+{52ln2-52ln(1+5)-54ln5-π25+10510}γ-52{ln2+ln5+lnπ+π25-10510}ln(1+5)+52(ln2)2+5(1-5)8(ln5)2+354ln2ln5+52ln2lnπ+54ln5lnπ-π(225+105+525+25)20ln2-π(425+105-55+25)40ln5-π(55+25+25+105)10lnπ=-8.030205511...γ1(18)=γ1+2{ζ"(0،18)+ζ"(0،78)}+2π2lnΓ(18)-π2(1-2)lnΓ(14)-{1+22π+4ln2+2ln(1+2)}γ-12(π+8ln2+2lnπ)ln(1+2)-7(4-2)4(ln2)2+12ln2lnπ-π(10+112)4ln2-π(3+22)2lnπ=-16.64171976...γ1(112)=γ1+3{ζ"(0،112)+ζ"(0،1112)}+4πlnΓ(14)+3π3lnΓ(13)-{2+32π+32ln3-3(1-3)ln2+23ln(1+3)}γ-23(3ln2+ln3+lnπ)ln(1+3)-7-632(ln2)2-34(ln3)2+33(1-3)2ln3ln2+3ln2lnπ-π(17+83)23ln2+π(1-3)34ln3-π3(2+3)lnπ=-29.84287823...{\displaystyle {\begin{array}{ll}\displaystyle \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {1}{5}}{\biggr )}=&\displaystyle \gamma _{1}+{\frac {\sqrt {5}}{2}}\left\{\zeta ''\left(0,{\frac {1}{5}}\right)+\zeta ''\left(0,{\frac {4}{5}}\right)\right\}+{\frac {\pi {\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}}{2}}\ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{5}}{\biggr )}\\[5mm]&\displaystyle +{\frac {\pi {\sqrt {10-2{\sqrt {5}}}}}{2}}\ln \Gamma {\biggl (}{\frac {2}{5}}{\biggr )}+\left\{{\frac {\sqrt {5}}{2}}\ln {2}-{\frac {\sqrt {5}}{2}}\ln {\big (}1+{\sqrt {5}}{\big )}-{\frac {5}{4}}\ln 5-{\frac {\pi {\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}}{10}}\right\}\cdot \gamma \\[5mm]&\displaystyle -{\frac {\sqrt {5}}{2}}\left\{\ln 2+\ln 5+\ln \pi +{\frac {\pi {\sqrt {25-10{\sqrt {5}}}}}{10}}\right\}\cdot \ln {\big (}1+{\sqrt {5}})+{\frac {\sqrt {5}}{2}}(\ln 2)^{2}+{\frac {{\sqrt {5}}{\big (}1-{\sqrt {5}}{\big )}}{8}}(\ln 5)^{2}\\[5mm]&\displaystyle +{\frac {3{\sqrt {5}}}{4}}\ln 2\cdot \ln 5+{\frac {\sqrt {5}}{2}}\ln 2\cdot \ln \pi +{\frac {\sqrt {5}}{4}}\ln 5\cdot \ln \pi -{\frac {\pi {\big (}2{\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}+5{\sqrt {25+2{\sqrt {5}}}}{\big )}}{20}}\ln 2\\[5mm]&\displaystyle -{\frac {\pi {\big (}4{\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}-5{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}{\big )}}{40}}\ln 5-{\frac {\pi {\big (}5{\sqrt {5+2{\sqrt {5}}}}+{\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}{\big )}}{10}}\ln \pi \\[5mm]&\displaystyle =-8.030205511\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {1}{8}}{\biggr )}=&\displaystyle \gamma _{1}+{\sqrt {2}}\left\{\zeta ''\left(0,{\frac {1}{8}}\right)+\zeta ''\left(0,{\frac {7}{8}}\right)\right\}+2\pi {\sqrt {2}}\ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{8}}{\biggr )}-\pi {\sqrt {2}}{\big (}1-{\sqrt {2}}{\big )}\ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{4}}{\biggr )}\\[5mm]&\displaystyle -\left\{{\frac {1+{\sqrt {2}}}{2}}\pi +4\ln {2}+{\sqrt {2}}\ln {\big (}1+{\sqrt {2}}{\big )}\right\}\cdot \gamma -{\frac {1}{\sqrt {2}}}{\big (}\pi +8\ln 2+2\ln \pi {\big )}\cdot \ln {\big (}1+{\sqrt {2}})\\[5mm]&\displaystyle -{\frac {7{\big (}4-{\sqrt {2}}{\big )}}{4}}(\ln 2)^{2}+{\frac {1}{\sqrt {2}}}\ln 2\cdot \ln \pi -{\frac {\pi {\big (}10+11{\sqrt {2}}{\big )}}{4}}\ln 2-{\frac {\pi {\big (}3+2{\sqrt {2}}{\big )}}{2}}\ln \pi \\[5mm]&\displaystyle =-16.64171976\ldots \\[6mm]\displaystyle \gamma _{1}{\biggl (}{\frac {1}{12}}{\biggr )}=&\displaystyle \gamma _{1}+{\sqrt {3}}\left\{\zeta ''\left(0,{\frac {1}{12}}\right)+\zeta ''\left(0,{\frac {11}{12}}\right)\right\}+4\pi \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{4}}{\biggr )}+3\pi {\sqrt {3}}\ln \Gamma {\biggl (}{\frac {1}{3}}{\biggr )}\\[5mm]&\displaystyle -\left\{{\frac {2+{\sqrt {3}}}{2}}\pi +{\frac {3}{2}}\ln 3-{\sqrt {3}}(1-{\sqrt {3}})\ln {2}+2{\sqrt {3}}\ln {\big (}1+{\sqrt {3}}{\big )}\right\}\cdot \gamma \\[5mm]&\displaystyle -2{\sqrt {3}}{\big (}3\ln 2+\ln 3+\ln \pi {\big )}\cdot \ln {\big (}1+{\sqrt {3}})-{\frac {7-6{\sqrt {3}}}{2}}(\ln 2)^{2}-{\frac {3}{4}}(\ln 3)^{2}\\[5mm]&\displaystyle +{\frac {3{\sqrt {3}}(1-{\sqrt {3}})}{2}}\ln 3\cdot \ln 2+{\sqrt {3}}\ln 2\cdot \ln \pi -{\frac {\pi {\big (}17+8{\sqrt {3}}{\big )}}{2{\sqrt {3}}}}\ln 2\\[5mm]&\displaystyle +{\frac {\pi {\big (}1-{\sqrt {3}}{\big )}{\sqrt {3}}}{4}}\ln 3-\pi {\sqrt {3}}(2+{\sqrt {3}})\ln \pi =-29.84287823\ldots \end{array}}}

ثابت ستيلتجس المعمم الثاني

يُعدّ ثابت ستيلتجس المعمم الثاني أقل دراسةً بكثير من الثابت الأول. وعلى غرار ثابت ستيلتجس المعمم الأول، يمكن حساب ثابت ستيلتجس المعمم الثاني عند قيمة عددية نسبية باستخدام الصيغة التالية:

γ2(رم)=γ2+23ل=1م-1كوس2πرلمζ(0،لم)-2(γ+ln2πم)ل=1م-1كوس2πرلمζ"(0،لم)+πل=1م-1الخطيئة2πرلمζ"(0،لم)-2π(γ+ln2πم)ل=1م-1الخطيئة2πرلمlnΓ(لم)-2γ1lnم-γ3-[(γ+ln2πم)2-π212]Ψ(رم)+π312سرير أطفالπرم-γ2ln(4π2م3)+π212(γ+lnم)-γ((ln2π)2+4lnمln2π+2(lnم)2)-{(ln2π)2+2ln2πlnم+23(lnم)2}lnم،ر=1،2،3،...،م-1.{\displaystyle {\begin{array}{rl}\displaystyle \gamma _{2}{\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}=\gamma _{2}+{\frac {2}{3}}\sum _{l=1}^{m-1}\cos {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \zeta '''\left(0,{\frac {l}{m}}\right)-2(\gamma +\ln 2\pi m)\sum _{l=1}^{m-1}\cos {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \zeta ''\left(0,{\frac {l}{m}}\right)\\[6mm]\displaystyle \quad +\pi \sum _{l=1}^{m-1}\sin {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \zeta ''\left(0,{\frac {l}{m}}\right)-2\pi (\gamma +\ln 2\pi m)\sum _{l=1}^{m-1}\sin {\frac {2\pi rl}{m}}\cdot \ln \Gamma {\biggl (}{\frac {l}{m}}{\biggr )}-2\gamma _{1}\ln {m}\\[6mm]\displaystyle \quad -\gamma ^{3}-\left[(\gamma +\ln 2\pi m)^{2}-{\frac {\pi ^{2}}{12}}\right]\cdot \Psi {\biggl (}{\frac {r}{m}}{\biggr )}+{\frac {\pi ^{3}}{12}}\cot {\frac {\pi r}{m}}-\gamma ^{2}\ln {\big (}4\pi ^{2}m^{3}{\big )}+{\frac {\pi ^{2}}{12}}(\gamma +\ln {m})\\[6mm]\displaystyle \quad -\gamma {\big (}(\ln 2\pi )^{2}+4\ln m\cdot \ln 2\pi +2(\ln m)^{2}{\big )}-\left\{(\ln 2\pi )^{2}+2\ln 2\pi \cdot \ln m+{\frac {2}{3}}(\ln m)^{2}\right\}\ln m\end{array}}\,,\qquad \quad r=1,2,3,\ldots ,m-1.}

انظر بلاغوشين. [ 5 ] وقد حصل كوفي لاحقًا على نتيجة مماثلة بطريقة أخرى. [ 33 ]

مراجع

  1. 1 2 3 كوبو، مارك أنطوان (1999). "Nouvelles Expressions des Constantes de Stieltjes". المعارض الرياضيات . 17 : 349 - 358.
  2. 1 2 كوفي، مارك دبليو. (2009). "تمثيلات متسلسلة لثوابت ستيلتجس". arXiv : 0905.1111 [ math-ph ].
  3. 1 2 كوفي، مارك دبليو. (2010). "تمثيل متسلسل من نوع أديسون لثوابت ستيلتجس" . مجلة نظرية الأعداد . 130 (9): 2049-2064 . doi : 10.1016/j.jnt.2010.01.003 .
  4. تشوي، جونيسانغ (2013). "تمثيلات تكاملية معينة لثوابت ستيلتجس". مجلة المتباينات والتطبيقات . 532 : 1-10 .
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 بلاغوشين، ياروسلاف ف. (2015). "نظرية للتقييم المغلق لثابت ستيلتجس المعمم الأول عند الوسائط النسبية وبعض المجاميع ذات الصلة". مجلة نظرية الأعداد . 148 : 537-592 . arXiv : 1401.3724 . doi : 10.1016/j.jnt.2014.08.009 .والمجلد 151، الصفحات 276-277، 2015. arXiv : 1401.3724
  6. 1 2 3 4 5 6 7 بلاغوشين، ياروسلاف ف. (2016). "توسيعات ثوابت أويلر المعممة إلى متسلسلة كثيرات الحدود في π 2 وإلى متسلسلة التغليف الرسمية ذات المعاملات النسبية فقط". مجلة نظرية الأعداد . 158 : 365-396 . arXiv : 1501.00740 . doi : 10.1016/j.jnt.2015.06.012 .تصويب: المجلد. 173، ص 631-632، 2017.
  7. "زوج من التكاملات المحددة المتعلقة بثوابت ستيلتجس" . ستاك إكستشينج .
  8. هاردي، جي إتش (2012). "ملاحظة حول متسلسلة الدكتور فاكا لـ γ". المجلة الفصلية للرياضيات البحتة والتطبيقية . 43 : 215-216 .
  9. 1 2 إسرائيلوف، م. إ. (1981). "حول تحليل لوران لدالة زيتا لريمان [باللغة الروسية]". أعمال معهد الرياضيات، أكاديمية العلوم، الاتحاد السوفيتي . 158 : 98-103 .
  10. دونال ف. كونون، بعض تطبيقات ثوابت ستيلتجس ، arXiv:0901.2083
  11. 1 2 بلاغوشين، ياروسلاف ف. (2018). "ثلاث ملاحظات حول تمثيلات سير وهاس لدوال زيتا" (ملف PDF) . مجلة الأعداد الصحيحة: المجلة الإلكترونية لنظرية الأعداد التوافقية . 18A (#A3): 1– 45. arXiv : 1606.02044 . doi : 10.5281/zenodo.10581385 .
  12. في الواقع ، يقدم بلاغوشين صيغًا أكثر عمومية، وهي صالحة أيضًا لثوابت ستيلتجس المعممة.
  13. "صيغة مغلقة للسلسلة ..." Stack Exchange .
  14. بروس سي. بيرندت. حول دالة زيتا لهورويتز . مجلة روكي ماونتن للرياضيات، المجلد 2، العدد 1، الصفحات 151-157، 1972.
  15. أ. ف. لافريك. حول الحد الرئيسي لمسألة القاسم ومتسلسلة القوى لدالة زيتا لريمان في جوار قطبها (باللغة الروسية). أعمال معهد الرياضيات، أكاديمية العلوم، الاتحاد السوفيتي، المجلد 142، الصفحات 165-173، 1976.
  16. Z. Nan-You و KS Williams. بعض النتائج حول ثوابت ستيلتجس المعممة . التحليل، المجلد 14، الصفحات 147-162، 1994.
  17. ي. ماتسوكا. ثوابت أويلر المعممة المرتبطة بدالة زيتا لريمان . نظرية الأعداد والتوافقية: اليابان 1984، وورلد ساينتيفيك، سنغافورة، ص 279-295، 1985
  18. ي. ماتسوكا. حول معاملات متسلسلة القوى لدالة زيتا لريمان . مجلة طوكيو للرياضيات، المجلد 12، العدد 1، الصفحات 49-58، 1989.
  19. 1 2 3 تشارلز كنيسل ومارك دبليو كوفي. صيغة تقارب فعالة لثوابت ستيلتجس . الرياضيات الحاسوبية، المجلد 80، العدد 273، الصفحات 379-386، 2011.
  20. لازهر فكيه أحمد. صيغة تقارب فعالة جديدة لثوابت ستيلتجس ، arXiv:1407.5567
  21. كريستوف ماسلانكا. الخصائص التقاربية لثوابت ستيلتجس . الأساليب الحسابية في العلوم والتكنولوجيا، المجلد 28 (2022)، ص 123-131؛ https://arxiv.org/abs/2210.07244v1
  22. تشودري، ب.ك. (1995). "دالة زيتا لريمان ومشتقاتها". وقائع الجمعية الملكية أ . 450 (1940): 477-499 . رمز Bibcode : 1995RSPSA.450..477C . doi : 10.1098/rspa.1995.0096 . S2CID 124034712 . 
  23. كيبر، ج. ب. (1992). "متسلسلات القوى لدالة ريمان زيتا" . الرياضيات الحاسوبية 58 (198): 765-773 . Bibcode : 1992MaCom..58..765K . doi : 10.1090/S0025-5718-1992-1122072-5 .
  24. كريمينسكي، ريك (2003). "تكامل نيوتن-كوتس لتقريب ثوابت ستيلتجس المعممة لأويلر" . مجلة الرياضيات الحاسوبية 72 ( 243): 1379-1397 . Bibcode : 2003MaCom..72.1379K . doi : 10.1090/S0025-5718-02-01483-7 .
  25. سيمون بلوف. ثوابت ستيلتجس، من 0 إلى 78، 256 رقمًا لكل منها
  26. يوهانسون، فريدريك (2015). "حساب دقيق للغاية لدالة زيتا لهورويتز ومشتقاتها". الجبر العددي 69 ( 2): 253-570 . arXiv : 1309.2877 . doi : 10.1007/s11075-014-9893-1 . S2CID 10344040 . 
  27. 1 2 3 4 يوهانسون، فريدريك؛ بلاغوشين، ياروسلاف (2019). "حساب ثوابت ستيلتجس باستخدام التكامل المركب". رياضيات الحساب . 88 (318): 1829-1850 . arXiv : 1804.01679 . doi : 10.1090/mcom/3401 . S2CID 4619883 . 
  28. 1 2 "التكامل المحدد" . ستاك إكستشينج .
  29. كونون، دونال ف. (2009). "براهين جديدة لصيغ المضاعفة والضرب لدالة غاما ودالة بارنز المزدوجة غاما". arXiv : 0903.4539 [ math.CA ].
  30. 1 2 3 4 ياروسلاف ف. بلاغوشين. إعادة اكتشاف تكاملات مالمستين، وتقييمها باستخدام طرق التكامل الكفافي، وبعض النتائج ذات الصلة. مجلة رامانوجان، المجلد 35، العدد 1، الصفحات 21-110، 2014. تصحيح-إضافة: المجلد 42، الصفحات 777-781، 2017. PDF
  31. ف. آدمتشيك. فئة من التكاملات اللوغاريتمية. وقائع الندوة الدولية لعام 1997 حول الحساب الرمزي والجبري، ص 1-8، 1997.
  32. "تقييم تكامل معين" . ستاك إكستشينج .
  33. 1 2 مارك دبليو. كوفي، المعادلات الوظيفية لثوابت ستيلتجس ، arXiv : 1402.3746
  34. دونال ف. كونون، الفرق بين ثابتين من ثوابت ستيلتجس ، arXiv:0906.0277