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关于一般形式无穷乘积展开方法的技术问询

关于一般形式无穷乘积展开方法的技术问询

我最近在钻研正弦函数的无穷乘积展开式:
$$\sin(x)=x\prod_{k=1}^\infty (1-\frac{x2}{k2\pi^2})$$

尝试展开这个乘积时,我发现它能关联到自然数平方倒数和以及其他级数,比如:
$$\sin(x)=x(1-\frac{x2}{\pi2}\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n^2}+junk)$$

我梳理了一个展开的思路,先从有限项的乘积入手,把每个因子的项列出来:

Term1st factor2nd factor3rd factor...Nth factor
1st term111...1
2nd term$-\frac{x2}{\pi2}$$-\frac{x2}{4\pi2}$$-\frac{x2}{9\pi2}$...$-\frac{x2}{N2\pi^2}$

展开的逻辑是这样的:

  • 先把第一行所有列的项相乘,得到第一个项;
  • 第二个项则是取第二行中任意一列的项,再和其他行第一列的1相乘,最后求和,也就是 $-x2\sum_{n=1}N \frac{1}{n2\pi2}$;
  • 第三个项是取第二行中任意两列的项相乘,再和其他行的1相乘,求和后得到 $x^4\sum_{n=1, k=n+1}^\infty \frac{1}{n2k2\pi^4}$;
  • 以此类推。

当让$N\rightarrow\infty$时,最终的乘积展开式就变成:
$$x\prod_{k=1}^\infty (1-\frac{x2}{k2\pi2})=x-x3\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n2\pi2}+x5\sum_{n=1,k=n+1}\infty \frac{1}{n2k2\pi^4}-...$$

现在我想把这个思路推广到更一般的无穷乘积形式 $\prod_{n=1}^\infty (1-\frac{x}{a_n})$,但卡在了如何处理这类多重求和式:$\sum_{n_1 = 1, n_k = n_{k-1}+1, k = 2,3,...,m}\infty\prod_{k=1}m\frac{1}{n_k}$。如果有人能帮我理清这个问题,我会非常感激!


我尝试的一种思路:

假设我们定义函数:
$$f(x)=\prod_{n=1}^\infty (1-\frac{x}{a_n})$$
它在0点的级数展开式可以写成:
$$f(x)=1-x\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{a_n}+x2\sum_{n=1}\infty \sum_{k=n+1}^\infty \frac{1}{a_n a_k} -x3\sum_{n=1}\infty \sum_{k=n+1}^\infty \sum_{m=k+1}^\infty \frac{1}{a_n a_k a_m} +...$$

我还想到用递推的方式来定义系数:
$$b_k(n)=\sum_{m=1}^n \frac{b_{k-1}(m)}{a_m}, b_1(n)=\sum_{m=1}^n \frac{1}{a_m}$$

比如当$a_n=\frac{1}{n2\pi2}$时,$f(x2)=\frac{\sin(x)}{x}$,对应的递推式就是$b_k(n)=\sum_{m=1}n \frac{b_{k-1}(m)}{\pi^2 m^2}$。

备注:内容来源于stack exchange,提问作者tzk

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最近更新时间:2026.04.23 02:47:58