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Aufgabe: Summe 1/(4k +1)^3


Problem/Ansatz:

Laut Wikipedia ist

Summe (1 / k^3) = zeta (3)

Summe (1/ (2k)^3) =1/8 zeta (3)

Damit

Summe (1 / (2k +1) ) = 7/8 zeta (3)

Doch was ist

\( \sum\limits_{k=0}^{\infty}{\frac{1}{(4k+1)^{3}}} \)

oder falls es einfacher ist,

\( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{1}{(4k-1)^{3}}} \)





Avatar von 11 k

(28*zeta(3)+PI^3)/64

Danke, wie kommt man darauf?

Ich habe meinen Computer befragt, der kann sowas. Wie man es händisch macht, weiß ich nicht, vielleicht ist eine Partialbruchzerlegung sinnvoll.

Dann ist

\( \sum\limits_{k=0}^{\infty}{\frac{1}{(4k+1)^{3}}} \) - \( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{1}{(4k-1)^{3}}} \) = \( \frac{π^{3}}{32} \) =2*\( (\frac{π}{4})^{3} \)

Hallo lul,

vielen Dank für den Hinweis, doch dass es so ist, hat Gast az0815 auch schon geschrieben.

Alles Gute, Hogar

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Hi,

es gilt

$$ (1) \quad \sum_{k=-\infty}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3} = \sum_{k=-\infty}^{-1} \frac{1}{(4k+1)^3} + \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3}  = \sum_{k=0}^\infty \frac{ (-1)^k }{ (2k+1)^3 } = \frac{\pi^3}{32}$$

$$ (2) \quad \sum_{k=1}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3} + \sum_{k=2}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} = \sum_{k=2}^\infty \frac{1}{(2k+1)^3} = \frac{7}{8} \zeta(3) - \frac{28}{27} $$

$$ (3) \quad \sum_{k=-\infty}^{-1} \frac{1}{(4k+1)^3} = -\sum_{k=1}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} $$

Die rechte Seite vonn (1) ist die Direchletsche Betafunktion s. https://de.wikipedia.org/wiki/Dirichletsche_Betafunktion

Die rechte Seite von (2) hast Du ja schon selber abgeleitet.

Aus (2) ergibt sich

$$(4) \quad \sum_{k=2}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} = \frac{7}{8} \zeta(3) - \frac{1}{27} - \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3} $$

und aus (1) und (3) ergibt sich

$$ (5) \quad  \sum_{k=2}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} = \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3} - \frac{1}{27} - \frac{\pi^3}{32} $$

und aus (4) und (5)

$$ \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{(4k+1)^3} = \frac{7}{16} \zeta(3) + \frac{\pi^3}{64} $$ und daraus ergibt sich auch

$$ \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} = \frac{7}{16} \zeta(3) - \frac{\pi^3}{64} - 1  $$

Avatar von 39 k

Die letzte Reihe startet mit k=1.

Dann kommt aber

$$ \sum_{k=1}^\infty \frac{1}{(4k-1)^3} = \frac{7}{16} \zeta(3) - \frac{\pi^3}{64} $$

raus.

Danke, für eure große Mühe.

Leider war mein Hintergedanke, zu zeigen, dass

β( 3 ) = \( \frac{π^{3}}{32} \)

Nun bin ich darauf gestossen, dass es etwas mit der partiellen Ableitung von

\( \frac{1}{cos (x)} \)

zu tun hat.


https://math.stackexchange.com/questions/613152/proving-that-frac-pi332-1-sum-k-1-infty-frac2k2k1-zeta2k2 

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