数学

総和・総乗

[定義]絶対収束と条件収束

\[\sum_{k=1}^{\infty}\left|\alpha_{k}\right|<\infty\]
整式

n乗根の因数分解

\[z^{n}-1=\prod_{k=1}^{n}\left(z-e^{\frac{2\pi}{n}ki}\right)\]
整式

n乗同士の和と差の因数分解

\[a^{2n+1}\pm b^{2n+1}=\left(a\pm b\right)\left(\sum_{k=0}^{2n}\left(\mp1\right)^{k}a^{2n-k}b^{k}\right)\]
整式

ソフィー・ジェルマンの恒等式

\[a^{4}+4b^{4}=\left(a^{2}+2ab+2b^{2}\right)\left(a^{2}-2ab+2b^{2}\right)\]
整式

オイラーの4平方恒等式

\[\left(a_{0}^{\;2}+a_{1}^{\;2}+a_{2}^{\;2}+a_{3}^{\;2}\right)\left(b_{0}^{\;2}+b_{1}^{\;2}+b_{2}^{\;2}+b_{3}^{\;2}\right)=\left(a_{0}b_{0}-a_{1}b_{1}-a_{2}b_{2}-a_{3}b_{3}\right)^{2}+\left(a_{0}b_{1}+a_{1}b_{0}+a_{2}b_{3}-a_{3}b_{2}\right)^{2}+\left(a_{0}b_{2}-a_{1}b_{3}+a_{2}b_{0}+a_{3}b_{1}\right)^{2}+\left(a_{0}b_{3}+a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1}+a_{3}b_{0}\right)^{2}\]
整式

ブラーマグプタ2平方恒等式

\[\left(a^{2}+b^{2}\right)\left(c^{2}+d^{2}\right)=\left(ac\pm bd\right)^{2}+\left(ad\mp bc\right)^{2}\]
整式

ビネ・コーシーとラグランジュの恒等式

\[\left(\sum_{i=1}^{n}a_{i}c_{i}\right)\left(\sum_{j=1}^{n}b_{j}d_{j}\right)-\left(\sum_{i=1}^{n}a_{i}d_{i}\right)\left(\sum_{j=1}^{n}b_{j}c_{j}\right)=\sum_{1\leq i<j\leq n}\left(a_{i}b_{j}-a_{j}b_{i}\right)\left(c_{i}d_{j}-c_{j}d_{i}\right)\]
整式

交代式の因数分解

\[\text{交代式}=\text{差積}\times\text{対称式}\]
整式

差積の定義と性質

\[\Delta\left(x_{1},\cdots,x_{n}\right):=\prod_{1\leq i<j\leq n}\left(x_{i}-x_{j}\right)\]
整式

複二次式の定義と因数分解

\[a_{4}x^{4}+a_{2}x^{2}+a_{0}=\frac{1}{4a_{4}}\left(2a_{4}x^{2}+a_{2}+\sqrt{a_{2}^{\;2}-4a_{4}a_{0}}\right)\left(2a_{4}x^{2}+a_{2}-\sqrt{a_{2}^{\;2}-4a_{4}a_{0}}\right)\]
整式

3次式の実数の範囲で因数分解

\[a^{3}\pm b^{3}=\left(a\pm b\right)\left(a^{2}\mp ab+b^{2}\right)\]
整式

2次式の実数の範囲で因数分解

\[a^{2}\pm2ab+b^{2}=\left(a\pm b\right)^{2}\]
数論

n番目の素数の式

\[P\left(n\right)=1+\sum_{k=1}^{2^{n}}\left\lfloor \sqrt[n]{\frac{n}{\sum_{j=1}^{k}\left\lfloor \cos^{2}\left(\frac{\left(j-1\right)!+1}{j}\pi\right)\right\rfloor }}\right\rfloor \]
実解析

ラクランジュの未定乗数法

\[F\left(x_{1},\cdots,x_{n},\lambda_{1,}\cdots,\lambda_{m}\right)=f\left(x_{1},\cdots,x_{n}\right)-\sum_{k=1}^{m}\lambda_{k}g_{k}\left(x_{1},\cdots,x_{n}\right)\]
論理問題

3囚人問題

囚人が助かる確率は上がるのか?
嘘つき問題

3人の神様、真神・偽神・乱神(真に最難関の論理パズル)

相手の言葉が分からない3人の神様、真神・偽神・乱神の正体をどうすれば特定できるのか。
嘘つき問題

正直天使と嘘つき悪魔と適当人間

正直者と嘘つきに加えて適当なことをいう人がいるとき、どうやって特定すればいいのか。
嘘つき問題

正直天使と嘘つき悪魔

正直者か嘘つきか分からないときに1回のYES/NO質問で真実を聞くにはどうすればいいか?
2項係数

中央2項係数を含む通常型母関数

\[\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{k+1}C\left(2k,k\right)z^{k}=\frac{1}{2z}\left\{ 1-\left(1-4z\right)^{\frac{1}{2}}\right\} \]
2項係数

中央2項係数の通常型母関数

\[\sum_{k=0}^{\infty}C\left(2k,k\right)z^{k}=\left(1-4z\right)^{-\frac{1}{2}}\]
2項係数

2項係数の半分までの総和

\[\sum_{k=0}^{n-1}C\left(2n-1,k\right)=2^{2n-2}\]
嘘つき問題

正直村と嘘つき村

正直村の住人と嘘つき村の住人をYES/NO質問で見分ける方法
論理問題

平均時速

行きと帰りの時速がそれぞれわかっているときの平均時速はどうなるでしょうか?
確率問題

モンティ・ホール問題

開けるドアは変更したほうがいい?
ゼータ関数

(*)フルヴィッツの公式

\[\zeta\left(1-s,a\right)=\frac{\Gamma\left(s\right)}{\left(2\pi\right)^{s}}\left\{ e^{-i\frac{\pi s}{2}}\Li_{s}\left(e^{2\pi ia}\right)+e^{i\frac{\pi s}{2}}\Li_{s}\left(e^{-2\pi ia}\right)\right\} \]
ゼータ関数

リーマン・ゼータ関数とフルヴィッツ・ゼータ関数の非正整数値

\[\zeta\left(-n,\alpha\right)=-\frac{1}{n+1}B_{n+1}\left(\alpha\right)\]
ゼータ関数

リーマン・ゼータ関数とフルヴィッツ・ゼータ関数のハンケル経路積分

\[\zeta\left(s,\alpha\right)=-\frac{\Gamma\left(1-s\right)}{2\pi i}\int_{C}\frac{\left(-z\right)^{s-1}e^{-\alpha z}}{1-e^{-z}}dz\]
ゼータ関数

フルヴィッツ・ゼータ関数の積分表現

\[\zeta\left(s,\alpha\right)=\frac{1}{\Gamma\left(s\right)}\int_{0}^{\infty}\frac{t^{s-1}e^{-\alpha t}}{1-e^{-t}}dt\]
ゼータ関数

フルヴィッツ・ゼータ関数の第2引数での微分とテーラー展開

\[\frac{\partial^{n}}{\partial z^{n}}\zeta\left(s,z\right)=P\left(-s,n\right)\zeta\left(s+n,z\right)\]
ゼータ関数

リーマン・ゼータ関数とフルヴィッツ・ゼータ関数の関係

\[\zeta\left(s,1\right)=\zeta\left(s\right)\]