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Borel正则化求和


数学家在研究超几何函数 _pF_q(a_1,...,a_p;b_1,...,b_q;z) 的收敛情况 (p<=q+1) 方面取得了巨大的成功,这促使人们尝试为 p>q+1 的发散情况下的此类函数提供解释。Emile Borel 在 1899 年提出了一个有趣的解释这些发散级数求和的方法。根据定义,任意级数的广义 Borel 求和

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

是积分的值

 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^+

这个定义允许将发散超几何级数的求和解释为广义 Borel 求和,其中这些 Borel 求和总是与其他收敛的超几何级数一致。

考虑一个与函数 _2F_0(a,b;;z) 的渐近公式相关的例子,从关系式开始

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

上述公式的右侧可以解释为经典发散级数 _2F_0(a,b;;z) 的 Borel 求和(其中 r=1)。选择 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)

那么

 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,发散级数 _2F_0(a,b;;z) 的 Borel 正则化求和 B(z) 等于

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 的发散级数求和方法对于超几何级数没有进行深入研究;对于超几何级数,最有效的结果是在之后使用 Mellin-Barnes 积分 找到的。


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请引用为

Weisstein, Eric W. "Borel正则化求和。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Borel-RegularizedSum.html

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