المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
مملكة «متني» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
مملكة آشور وخطابات «تل العمارنة»
2024-07-04
آلاشيا «قبرص» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
لمحة عن ممالك الشرق التي جاء ذكرها في خطابات تل العمارنة (بابل)
2024-07-04
معنى الازدراء
2024-07-04
معنى الخبت
2024-07-04

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Jacobi Triple Product  
  
2695   05:27 مساءً   date: 29-9-2019
Author : Andrews, G. E
Book or Source : q-Series: Their Development and Application in Analysis, Number Theory, Combinatorics, Physics, and Computer Algebra. Providence, RI: Amer. Math. Soc.
Page and Part : ...


Read More
Date: 29-9-2019 965
Date: 24-3-2019 1241
Date: 23-4-2019 1503

Jacobi Triple Product

 

The Jacobi triple product is the beautiful identity

 

(1)

In terms of the Q-functions, (1) is written

 Q_1Q_2Q_3=1,

(2)

which is one of the two Jacobi identities. In q-series notation, the Jacobi triple product identity is written

(3)

for 0<|q|<1 and x!=0 (Gasper and Rahman 1990, p. 12; Leininger and Milne 1999). Another form of the identity is

(4)

(Hirschhorn 1999).

Dividing (4) by 1-a and letting a->1 gives the limiting case

(q,q)_infty^3 = sum_(n=0)^(infty)(-1)^n(2n+1)q^(n(n+1)/2)

(5)

= 1/2sum_(n=-infty)^(infty)(-1)^n(2n+1)q^(n(n+1)/2)

(6)

(Jacobi 1829; Hardy and Wright 1979; Hardy 1999, p. 87; Hirschhorn 1999; Leininger and Milne 1999).

For the special case of z=1, (◇) becomes

theta_3(x) = G(1)

(7)

= product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1))^2(1-x^(2n))

(8)

= sum_(m=-infty)^(infty)x^(m^2)

(9)

= 1+2sum_(m=1)^(infty)x^(m^2),

(10)

where theta_3(x) is a Jacobi elliptic function. In terms of the two-variable Ramanujan theta function f(a,b), the Jacobi triple product is equivalent to

 f(a,b)=(-a;ab)_infty(-b;ab)_infty(ab;ab)_infty

(11)

(Berndt et al. 2000).

One method of proof for the Jacobi identity proceeds by defining the function

F(z) = product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1)z^2)(1+(x^(2n-1))/(z^2))

(12)

= (1+xz^2)(1+x/(z^2))(1+x^3z^2)(1+(x^3)/(z^2))(1+x^5z^2)(1+(x^5)/(z^2))....

(13)

Then

F(xz) = (1+x^3z^2)(1+1/(xz^2))(1+x^5z^2)(1+x/(z^2))×(1+x^7z^2)(1+(x^3)/(z^2))....

(14)

Taking (14) ÷ (13),

(F(xz))/(F(z)) = (1+1/(xz^2))(1/(1+xz^2))

(15)

= (xz^2+1)/(xz^2)1/(1+xz^2)=1/(xz^2),

(16)

which yields the fundamental relation

 xz^2F(xz)=F(z).

(17)

Now define

 G(z)=F(z)product_(n=1)^infty(1-x^(2n))

(18)

 G(xz)=F(xz)product_(n=1)^infty(1-x^(2n)).

(19)

Using (17), (19) becomes

G(xz) = (F(z))/(xz^2)product_(n=1)^(infty)(1-x^(2n))

(20)

= (G(z))/(xz^2),

(21)

so

 G(z)=xz^2G(xz).

(22)

Expand G in a Laurent series. Since G is an even function, the Laurent series contains only even terms.

 G(z)=sum_(m=-infty)^inftya_mz^(2m).

(23)

Equation (22) then requires that

sum_(m=-infty)^(infty)a_mz^(2m) = xz^2sum_(m=-infty)^(infty)a_m(xz)^(2m)

(24)

= sum_(m=-infty)^(infty)a_mx^(2m+1)z^(2m+2).

(25)

This can be re-indexed with  on the left side of (25)

 sum_(m=-infty)^inftya_mz^(2m)=sum_(m=-infty)^inftya_mx^(2m-1)z^(2m),

(26)

which provides a recurrence relation

 a_m=a_(m-1)x^(2m-1),

(27)

so

a_1 = a_0x

(28)

a_2 = a_1x^3=a_0x^(3+1)=a_0x^4=a_0x^(2^2)

(29)

a_3 = a_2x^5=a_0x^(5+4)=a_0x^9=a_0x^(3^2).

(30)

The exponent grows greater by (2m-1) for each increase in m of 1. It is given by

 sum_(n=1)^m(2m-1)=2(m(m+1))/2-m=m^2.

(31)

Therefore,

 a_m=a_0x^(m^2).

(32)

This means that

 G(z)=a_0sum_(m=-infty)^inftyx^(m^2)z^(2m).

(33)

The coefficient a_0 must be determined by going back to (◇) and (◇) and letting z=1. Then

F(1) = product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1))(1+x^(2n-1))

(34)

= product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1))^2

(35)

G(1) = F(1)product_(n=1)^(infty)(1-x^(2n))

(36)

= product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1))^2product_(n=1)^(infty)(1-x^(2n))

(37)

= product_(n=1)^(infty)(1+x^(2n-1))^2(1-x^(2n)),

(38)

since multiplication is associative. It is clear from this expression that the a_0 term must be 1, because all other terms will contain higher powers of x. Therefore,

 a_0=1,

(39)

so we have the Jacobi triple product,

G(z) = product_(n=1)^(infty)(1-x^(2n))(1+x^(2n-1)z^2)(1+(x^(2n-1))/(z^2))

(40)

= sum_(m=-infty)^(infty)x^(m^2)z^(2m).

(41)


REFERENCES:

Andrews, G. E. q-Series: Their Development and Application in Analysis, Number Theory, Combinatorics, Physics, and Computer Algebra. Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 63-64, 1986.

Bailey, D. H.; Borwein, J. M.; Calkin, N. J.; Girgensohn, R.; Luke, D. R.; and Moll, V. H. Experimental Mathematics in Action. Wellesley, MA: A K Peters, p. 222, 2007.

Berndt, B. C.; Huang, S.-S.; Sohn, J.; and Son, S. H. "Some Theorems on the Rogers-Ramanujan Continued Fraction in Ramanujan's Lost Notebook." Trans. Amer. Math. Soc. 352, 2157-2177, 2000.

Borwein, J. M. and Borwein, P. B. "Jacobi's Triple Product and Some Number Theoretic Applications." Ch. 3 in Pi & the AGM: A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity. New York: Wiley, pp. 62-101, 1987.

Foata, D. and Han, G.-N. "The Triple, Quintuple and Septuple Product Identities Revisited." In The Andrews Festschrift (Maratea, 1998): Papers from the Seminar in Honor of George Andrews on the Occasion of His 60th Birthday Held in Maratea, August 31-September 6, 1998. Sém. Lothar. Combin. 42, Art. B42o, 1-12, 1999 (electronic).

Gasper, G. and Rahman, M. Basic Hypergeometric Series. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1990.

Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, 1999.

Hardy, G. H. and Wright, E. M. An Introduction to the Theory of Numbers, 5th ed. Oxford, England: Clarendon Press, 1979.

Hirschhorn, M. D. "Another Short Proof of Ramanujan's Mod 5 Partition Congruences, and More." Amer. Math. Monthly 106, 580-583, 1999.

Jacobi, C. G. J. Fundamenta Nova Theoriae Functionum Ellipticarum. Königsberg, Germany: Regiomonti, Sumtibus fratrum Borntraeger, p. 90, 1829.

Leininger, V. E. and Milne, S. C. "Expansions for (q)_infty^(n^2+n) and Basic Hypergeometric Series in U(n)." Discr. Math. 204, 281-317, 1999.

Whittaker, E. T. and Watson, G. N. A Course in Modern Analysis, 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 470, 1990.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.