Math3456

(1-z)^(-k-1)=Σ(n=k→∞)(n,k)z^(n-k)

(n,k)は二項係数

kは0以上の整数で、開円板B(0;1)で成り立つことの証明を教えてください。

回答 2件

ベストアンサー

DoubleExpYui

はじめに、

f(z)=1(1−z)k+1f(z)=\frac{1}{(1-z)^{k+1}}

とすると、f(z)f(z)は正則関数である。(正則判定はご自分でどうぞ。)

このとき、z=0z=0の周りでテイラー展開すると

f(z)=z0+(k+1)1!z1+(k+1)(k+2)2!z2+⋯+(k+1)⋯(k+n)n!zn+⋯(1)\tag{1}f(z)=z^0+\frac{(k+1)}{1!}z^1+\frac{(k+1)(k+2)}{2!}z^2+\cdots+\frac{(k+1)\cdots(k+n)}{n!}z^n+\cdots

ダランベールの公式より、収束半径RRは

R=lim⁡n→∞∣(k+1)⋯(k+n)n!(k+1)⋯(k+n)(k+n+1)(n+1)!∣R=\lim_{n\to\infty}\left|\frac{\frac{(k+1)\cdots(k+n)}{n!}}{\frac{(k+1)\cdots(k+n)(k+n+1)}{(n+1)!}}\right|

これを計算するとR=1R=1より、f(z)f(z)は開円板(0;1)(0;1)で収束することが確かめられる。


また、与式右辺においてi−k=mi-k=mとすれば、

∑i=k∞(i,k)zi−k=∑m=0∞(k+m,m)zm\sum_{i=k}^\infty(i,k)z^{i-k}=\sum_{m=0}^\infty(k+m,m)z^{m}

とできる。このとき第nn項ana_nは

an=(k+1)⋯(k+n)n!zna_n=\frac{(k+1)\cdots(k+n)}{n!}z^n

と書けるので、これは式(1)の第nn項と一致する。


よって

1(1−z)k+1=∑i=k∞(i,k)zi−k\frac{1}{(1-z)^{k+1}}=\sum_{i=k}^\infty(i,k)z^{i-k}


が成り立つ。□\square



書き損じ等あったらすみません。流れとしてはこんな感じかと。

  • Math3456
    お礼

    とてもよく理解できました

Differential

申し訳ないのですが、上の数式をKaTexで表示されていただくと読みやすいのですが。どうか返信でよろしくおねがいします。

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