is the hypergeometric series
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2 F 1 ( a , b ; c ; z ) = Γ ( b ) Γ ( c − b ) Γ ( c ) ∫ 0 1 x b − 1 ( 1 − x ) c − b − 1 ( 1 − z x ) − a d x
Matching with this ,one can tell that
n = 1 ∑ ∞ n 2 F 1 ( − n , 4 1 ; 4 3 ; 2 ) = Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) ∫ 0 1 x − 4 3 ( 1 − x ) − 2 1 n = 1 ∑ ∞ n ( 1 − 2 x ) n d x = − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) ∫ 0 1 x − 4 3 ( 1 − x ) − 2 1 l o g ( 2 x ) d x = Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) − Γ ( 4 3 ) l o g ( 2 ) ∫ 0 1 x − 4 3 ( 1 − x ) − 2 1 d x − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) ∫ 0 1 x − 4 3 ( 1 − x ) − 2 1 l o g ( x ) d x
= − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) l o g ( 2 ) B ( 4 1 , 2 1 ) − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) . ∂ a ∂ ∣ a = 4 1 Γ ( a + 2 1 ) Γ ( a ) Γ ( 2 1 )
= − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) l o g ( 2 ) . Γ ( 4 3 ) Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) . ( Γ ( a + 2 1 ) Γ ′ ( a ) Γ ( 2 1 ) − Γ 2 ( a + 2 1 ) Γ ′ ( a + 2 1 ) Γ ( a ) Γ ( 2 1 ) ∣ a = 4 1 )
= − l o g ( 2 ) − Γ ( 2 1 ) Γ ( 4 1 ) Γ ( 4 3 ) ( Γ ( 4 3 ) Γ ( 4 1 ) ψ ( 4 1 ) Γ ( 2 1 ) − Γ ( 4 1 ) ψ ( 4 3 ) Γ ( 2 1 ) )
= − l o g ( 2 ) − ( ψ ( 4 1 ) − ψ ( 4 3 ) )
Now , ψ ( 1 − a ) − ψ ( a ) = π cot ( π a ) And ψ ( 4 3 ) − ψ ( 4 1 ) = π
So answer is π − lo g ( 2 ) = 2 . 4 4
Relevant wiki
Digamma function
Gamma function