المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
غزوة الحديبية والهدنة بين النبي وقريش
2024-11-01
بعد الحديبية افتروا على النبي « صلى الله عليه وآله » أنه سحر
2024-11-01
المستغفرون بالاسحار
2024-11-01
المرابطة في انتظار الفرج
2024-11-01
النضوج الجنسي للماشية sexual maturity
2024-11-01
المخرجون من ديارهم في سبيل الله
2024-11-01

اتساع مدلول ( ما انزل اليك)
2023-06-14
استراتيجية تنمية الذكاء الوجداني
13-10-2016
Lipid Malabsorption
6-10-2021
الحقيقة هي الميزان
28-11-2021
Termination of Replication
6-4-2021
هلجنة المركبات الاروماتية
2023-08-17

q-Series Identities  
  
2359   05:32 مساءً   date: 29-8-2019
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....
Page and Part : ...


Read More
Date: 23-8-2018 2429
Date: 19-9-2018 1699
Date: 21-8-2018 1118

q-Series Identities

 

There are a great many beautiful identities involving q-series, some of which follow directly by taking the q-analog of standard combinatorial identities, e.g., the q-binomial theorem

 sum_(n=0)^infty((a;q)_nz^n)/((q;q)_n)=((az;q)_infty)/((z;q)_infty)

(1)

(|z|<1|q|<1; Andrews 1986, p. 10), a special case of an identity due to Euler

 (aq;q)_infty=sum_(k=0)^infty((-1)^kq^(k(k+1)/2)a^k)/((q;q)_k)

(2)

(Gasper and Rahman 1990, p. 9; Leininger and Milne 1999), and q-Vandermonde sum

 _2phi_1(a,q^(-n);c;q,q)=(a^n(c/a,q)_n)/((c;q)_n),

(3)

where _2phi_1(a,b;c;q,z) is a q-hypergeometric function.

Other q-series identities, e.g., the Jacobi identities, Rogers-Ramanujan identities, and q-hypergeometric identity

 _2phi_1(a,b;c;q,z)=((b;q)_infty(az;q)_infty)/((c;q)_infty(z;q)_infty)_2phi_1(c/b,a;az;q,b),

(4)

seem to arise out of the blue. Another such example is

 sum_(n=0)^infty((-q;q^2)_nq^(n(n-1))z^n)/((z;q^2)_n)=sum_(n=0)^infty((-zq;q^4)_nq^(n(2n-1))z^n)/((z;q^2)_(2n+1))

(5)

(Gordon and McIntosh 2000).

Hirschhorn (1999) gives the beautiful identity

(q)_infty^5 = (q^5)_infty (mod 5)

(6)

= 1+4q^5+4q^(10)+q^(25)+q^(35)+4q^(60)+... (mod 5)

(7)

(OEIS A098445). Other modular identities involving the q-series (q)_infty include

(q)_infty^3 = sum_(n=0)^(infty)(-1)^n(2n+1)q^(n(n+1)/2) (mod 5)

(8)

= X+2qY (mod 5)

(9)

(Hardy and Wright 1979, Hirschhorn 1999), where

X = product_(n=1)^(infty)(1-q^(25n-15))(1-q^(25n-10))(1-q^(25n))

(10)

= sum_(n=-infty)^(infty)(-1)^nq^((25n^2-5n)/2)

(11)

Y = product_(n=1)^(infty)(1-q^(25n-20))(1-q^(25n-5))(1-q^(25n))

(12)

= sum_(n=-infty)^(infty)(-1)^nq^((25n^2-15n)/2)

(13)

(Hirschhorn 1999).

Zucker (1990) defines the useful notations

(n) = product_(k=1)^(infty)(1-q^(kn))

(14)

= (q^n;q^n)

(15)

[n] = q^(n/24)product_(k=1)^(infty)(1-q^(kn)).

(16)

A set of beautiful identities that can be expressed in this notation were found by M. Trott (pers. comm., Dec. 19, 2000),

0=-5(1)(2)^2(5)^4+4(2)^5(5)(10)+(1)^5(10)^2

(17)

0=-9(1)(2)^4(3)^8+8(2)^9(3)^3(6)+(1)^9(6)^4

(18)

0=-25(1)^2(2)^2(5)^7+16(2)^8(5)(10)^2+5(1)^6(5)^3(10)^2

(19)

 +4(1)^5(2)^3(10)^3

(20)

0=-4(1)^2(3)^2(4)^8+3(2)^8(6)^4+(1)^8(4)^2(12)^2

(21)

0=-2(1)^4(4)^(14)+(2)^(14)(8)^4+(1)^8(2)^2(4)^4(8)^4.

(22)

These are closely related to modular equation identities. For example, equation (◇) is an elegant form of Shen (1994) equation (3.12), obtained using the identities

theta_4(q) = ((1)^2)/((2))

(23)

theta_4(q^5) = (10)product_(k=1)^(infty)(1-q^(10k-5))^2

(24)

theta_4^3(q^5) = ((5)^4)/((10))product_(k=1)^(infty)(1-q^(10k-5))^2

(25)

(OEIS A002448, A089803, and A089804). Similarly, equation (◇) is actually the classical expression

 theta_3^2(q)+theta_4^2(q)=2theta_3^2(q^2)

(26)

for the Jacobi theta functions which follows from

theta_3(q) = ((2)^5)/((1)^2(4)^2)

(27)

theta_4(q) = ((1)^2)/((2))

(28)

(J. Zucker, pers. comm., Nov. 11, 2003).

Another set of identities found by M. Trott (pers. comm., Jul. 8, 2009) are given by

 (-1;q)_infty-2(-q;q)_infty=0 
q(q^2;q)_infty-(q^2;q)_infty+(q;q)_infty=0 
2q(-q^2;q)_infty+2(-q^2;q)_infty-(-1;q)_infty=0 
q(-q^2;q)_infty+(-q^2;q)_infty-(-q;q)_infty=0 
q(q^(-1);q^2)_infty-q(q;q^2)_infty+(q;q^2)_infty=0 
q(-q^(-1);q^2)_infty-q(-q;q^2)_infty-(-q;q^2)_infty=0 
(q;q^2)_infty+q(q^3;q^2)_infty-(q^3;q^2)_infty=0 
-(q^3;q)_infty+(q^2;q)_infty+q^2(q^3;q)_infty=0 
-(-q;q^2)_infty+q(-q^3;q^2)_infty+(-q^3;q^2)_infty=0 
(-q^3;q)_infty-(-q^2;q)_infty+q^2(-q^3;q)_infty=0 
q(q^(-1);q^3)_infty-q(q^2;q^3)_infty+(q^2;q^3)_infty=0 
(q;q^3)_infty+q^2(q^(-2);q^3)_infty-q^2(q;q^3)_infty=0 
-(-q;q^3)_infty+q^2(-q^(-2);q^3)_infty-q^2(-q;q^3)_infty=0 
q(q^(-1);q^4)_infty-q(q^3;q^4)_infty+(q^3;q^4)_infty=0 
q(-q^(-1);q^4)_infty-q(-q^3;q^4)_infty-(-q^3;q^4)_infty=0 
(q;q^4)_infty+q^3(q^(-3);q^4)_infty-q^3(q;q^4)_infty=0 
-(-q;q^4)_infty+q^3(-q^(-3);q^4)_infty-q^3(-q;q^4)_infty=0 
(q^3;q^5)_infty+q^2(q^(-2);q^5)_infty-q^2(q^3;q^5)_infty=0 
-(-q^3;q^5)_infty+q^2(-q^(-2);q^5)_infty-q^2(-q^3;q^5)_infty=0 
q^3(q^(-3);q^5)_infty+(q^2;q^5)_infty-q^3(q^2;q^5)_infty=0 
q^3(-q^(-3);q^5)_infty-(-q^2;q^5)_infty-q^3(-q^2;q^5)_infty=0 
(q;q^5)_infty+q^4(q^(-4);q^5)_infty-q^4(q;q^5)_infty=0 
-(-q;q^5)_infty+q^4(-q^(-4);q^5)_infty-q^4(-q;q^5)_infty=0 
q^3(q^(-3);q^6)_infty-q^3(q^3;q^6)_infty+(q^3;q^6)_infty=0 
q^3(-q^(-3);q^6)_infty-q^3(-q^3;q^6)_infty-(-q^3;q^6)_infty=0 
q^4(q^(-4);q^6)_infty+(q^2;q^6)_infty-q^4(q^2;q^6)_infty=0 
q^4(-q^(-4);q^6)_infty-(-q^2;q^6)_infty-q^4(-q^2;q^6)_infty=0 
(q;q^6)_infty+q^5(q^(-5);q^6)_infty-q^5(q;q^6)_infty=0 
-(-q;q^6)_infty+q^5(-q^(-5);q^6)_infty-q^5(-q;q^6)_infty=0 
q^4(q^(-4);q^7)_infty+(q^3;q^7)_infty-q^4(q^3;q^7)_infty=0 
q^4(-q^(-4);q^7)_infty-(-q^3;q^7)_infty-q^4(-q^3;q^7)_infty=0 
q^5(q^(-5);q^7)_infty+(q^2;q^7)_infty-q^5(q^2;q^7)_infty=0 
q^5(-q^(-5);q^7)_infty-(-q^2;q^7)_infty-q^5(-q^2;q^7)_infty=0 
(q;q^7)_infty+q^6(q^(-6);q^7)_infty-q^6(q;q^7)_infty=0 
-(-q;q^7)_infty+q^6(-q^(-6);q^7)_infty-q^6(-q;q^7)_infty=0 
q^5(q^(-5);q^8)_infty+(q^3;q^8)_infty-q^5(q^3;q^8)_infty=0 
q^6(-q^(-6);q^8)_infty-(-q^2;q^8)_infty-q^6(-q^2;q^8)_infty=0 
(q;q^8)_infty+q^7(q^(-7);q^8)_infty-q^7(q;q^8)_infty=0 
-(-q;q^8)_infty+q^7(-q^(-7);q^8)_infty-q^7(-q;q^8)_infty=0 
q^8(-q^(-8);q^(11))_infty-(-q^3;q^(11))_infty-q^8(-q^3;q^(11))_infty=0 
-(-q;q^(16))_infty+q^(15)(-q^(-15);q^(16))_infty-q^(15)(-q;q^(16))_infty=0.

(29)

 


REFERENCES:

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

Berndt, B. C. "Modular Equations of Degrees 3, 5, and 7 and Associated Theta-Function Identities." Ch. 19 in Ramanujan's Notebooks, Part III. New York:Springer-Verlag, pp. 220-324, 1985.

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

Gordon, B. and McIntosh, R. J. "Some Eighth Order Mock Theta Functions." J. London Math. Soc. 62, 321-335, 2000.

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.

Leininger, V. E. and Milne, S. C. "Some New Infinite Families of eta-Function Identities." Methods Appl. Anal. 6, 225-248, 1999.

Shen, L.-C. "On the Additive Formulae of the Theta Functions and a Collection of Lambert Series Pertaining to the Modular Equations of Degree 5." Trans. Amer. Math. Soc. 345, 323-345, 1994.

Sloane, N. J. A. Sequences A002448, A089803, A089804, and A098445 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Zucker, J. "Further Relations Amongst Infinite Series and Products. II. The Evaluation of Three-Dimensional Lattice Sums." J. Phys. A: Math. Gen. 23, 117-132, 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.