Euler Sums系列(六)
\[\Large\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty}\frac{H_{2n}}{n(6n+1)}\]
\(\Large\mathbf{Solution:}\)
Let \(S\) denote the sum. Then
\[\begin{align*}
S=\sum_{n=1}^\infty \frac{H_{2n}}{n(6n+1)} &= \sum_{n=1}^\infty\frac{H_{2n}}{n}\int_0^1 x^{6n}\mathrm dx \\
&= \int_0^1\left( \sum_{n=1}^\infty\frac{H_{2n}}{n}x^{6n}\right)\mathrm dx \tag{1}\end{align*}\]
Let \(\displaystyle f(x)=\sum_{n=1}^\infty \frac{H_n}{n}x^n\) where \(|x|<1\). It can be shown that
\[\begin{align*}
f(x)=\text{Li}_2(x)+\frac{1}{2}\ln^2(1-x) \tag{2}
\end{align*}\]
Then, we can write
\[\begin{align*}
\sum_{n=1}^\infty\frac{H_{2n}}{n}x^{6n} &= f\left(x^3\right)+f\left(-x^3\right) \\
&= \text{Li}_2\left(x^3\right)+\text{Li}_2\left(-x^3\right)+\frac{\ln^2\left(1-x^3\right)+\ln^2\left(1+x^3\right)}{2}\tag{3}
\end{align*}\]
Substitute (3) into (1) to get
\[\begin{align*}
S=\int_0^1 \left(\text{Li}_2\left(x^3\right)+\text{Li}_2\left(-x^3\right)+\frac{\ln^2\left(1-x^3\right)+\ln^2\left(1+x^3\right)}{2} \right)\mathrm dx \tag{4}
\end{align*}\]
Note that
\[\begin{align*}
\int_0^1\left( \text{Li}_2\left(x^3\right)+\text{Li}_2\left(-x^3\right)\right)\mathrm dx &= \frac{1}{2}\int_0^1\sum_{n=1}^\infty\frac{x^{6n}}{n^2} \mathrm dx \\
&=\frac{1}{2}\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{n^2(6n+1)} \\
&= \frac{1}{2}\sum_{n=1}^\infty \left(\frac{1}{n^2}-\frac{6}{n}+\frac{36}{1+6n} \right) \\
&= \frac{1}{2}\left(\frac{\pi^2}{6} -6\psi_0\left(\frac{1}{6} \right)-6\gamma_0-36\right) \\
&= \frac{\pi^2}{12}+\frac{3\pi\sqrt{3}}{2}+6\ln 2+\frac{9}{2}\ln 3-18 \tag{5}
\end{align*}\]
\[\begin{align*}
\frac{1}{2}\int_0^1\ln^3\left(1-x^3\right)\mathrm dx &= \frac{1}{6}\int_0^1t^{-2/3}\ln^2(1-t)\mathrm dt \quad (t=x^3)\\
&= \frac{1}{6}\left[\frac{\partial^2}{\partial y^2} \mathrm{B}(x,y)\right]_{x=1/3,y=1} \\
&= \frac{\pi ^2}{8}-\frac{\sqrt{3} \pi }{2}+\frac{9}{2}+\frac{9}{8} \ln^2 3-\frac{9 \ln 3}{2}+\frac{1}{4} \sqrt{3} \pi \ln 3-\frac{\psi_1\left(\dfrac{4}{3}\right)}{2}\tag{6}
\end{align*}\]
Substitute (5) and (6) into equation (4) to get
\[S=-\frac{27}{2}+\frac{5\pi^2}{24}+\frac{9}{8}\ln^2 3+\frac{\pi\sqrt{3}}{4}(4+\ln 3)+6\ln 2-\frac{1}{2}\psi_1\left(\frac{4}{3} \right)+\frac{1}{2}\int_0^1 \ln^2(1+x^3)\mathrm{d}x\]
Now, it remains to calculate \(\displaystyle \int_0^1 \ln^2(1+x^3)\mathrm{d}x\).
According to Mathematica, it equals
\[\begin{align*}
\int_0^1 \ln^2(1+x^3)\mathrm{d}x&=18-\frac{5}{36}\pi ^{2}+\frac{\ln^{2}3}{4}+3\ln^{2}2-12\ln 2+\frac{\ln\dfrac{2187}{16}-12}{2\sqrt{3}}\pi +\mathrm{Li}_{2}\left ( -\frac{1}{3} \right )\\
&~~~-\left ( 1+i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3-i\sqrt{3}}{6} \right )+\left ( 1-i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3-i\sqrt{3}}{4} \right )\\
&~~~-\left ( 1-i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3+i\sqrt{3}}{6} \right )+\left ( 1+i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3+i\sqrt{3}}{4} \right )
\end{align*}\]
Hence, the final result is
\[\boxed{\displaystyle \begin{align*}
\sum_{n=1}^{\infty}\frac{H_{2n}}{n(6n+1)}&=\color{blue}{-\frac{9}{2}+\frac{5}{36}\pi ^{2} +\frac{5}{4}\ln^23+\frac{3}{2}\ln^22-\frac{\ln 2}{\sqrt{3}}+\left ( \frac{7}{4\sqrt{3}}+\frac{\sqrt{3}}{4} \right )\ln 3}\\
&~~~\color{blue}{+\frac{1}{2}\Bigg\{\mathrm{Li}_{2}\left ( -\frac{1}{3} \right )-\psi _{1}\left ( \frac{4}{3} \right )-\left ( 1+i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3-i\sqrt{3}}{6} \right )}\\
&~~~\color{blue}{+\left ( 1-i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3-i\sqrt{3}}{4} \right )-\left ( 1-i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3+i\sqrt{3}}{6} \right )}\\
&~~~\color{blue}{+\left ( 1+i\sqrt{3} \right )\mathrm{Li}_{2}\left ( \frac{3+i\sqrt{3}}{4} \right )\Bigg\}}
\end{align*}}\]
Euler Sums系列(六)的更多相关文章
- Euler Sums系列(五)
\[\Large\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\widetilde{H_n}}{n^{3}}\] where \(\widetilde{H_n}\) ...
- Euler Sums系列(一)
\[\Large\sum_{n=1}^{\infty} \frac{H_{n}}{2^nn^4}\] \(\Large\mathbf{Solution:}\) Let \[\mathcal{S}=\s ...
- Euler Sums系列(四)
\[\Large\displaystyle \sum_{n=1}^\infty (-1)^n \frac{H_n}{2n+1}=\mathbf{G}-\frac{\pi}{2}\ln(2)\] \(\ ...
- Euler Sums系列(三)
\[\Large\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\left(H_{n}^{(2)}\right)^{2}}{n^{2}}=\frac{19}{24}\zeta(6)+\zeta^{2 ...
- Euler Sums系列(二)
\[\Large\sum_{n=0}^\infty \frac{H_{2n+1}}{(2n+1)^2}=\frac{21}{16}\zeta(3)\] \(\Large\mathbf{Proof:}\ ...
- CSS 魔法系列:纯 CSS 绘制各种图形《系列六》
我们的网页因为 CSS 而呈现千变万化的风格.这一看似简单的样式语言在使用中非常灵活,只要你发挥创意就能实现很多比人想象不到的效果.特别是随着 CSS3 的广泛使用,更多新奇的 CSS 作品涌现出来. ...
- WCF编程系列(六)以编程方式配置终结点
WCF编程系列(六)以编程方式配置终结点 示例一中我们的宿主程序非常简单:只是简单的实例化了一个ServiceHost对象,然后调用open方法来启动服务.而关于终结点的配置我们都是通过配置文件来 ...
- SQL Server 2008空间数据应用系列六:基于SQLCRL的空间数据可编程性
原文:SQL Server 2008空间数据应用系列六:基于SQLCRL的空间数据可编程性 友情提示,您阅读本篇博文的先决条件如下: 1.本文示例基于Microsoft SQL Server 2008 ...
- R语言数据分析系列六
R语言数据分析系列六 -- by comaple.zhang 上一节讲了R语言作图,本节来讲讲当你拿到一个数据集的时候怎样下手分析,数据分析的第一步.探索性数据分析. 统计量,即统计学里面关注的数据集 ...
随机推荐
- 《NVM-Express-1_4-2019.06.10-Ratified》学习笔记(5.21.1.10-加-6.4)Atomic_Operations
5.21.1.10 Write Atomicity Normal 这个特性控制AWUN和NAWUN参数的操作.设置的属性值在set Feature命令的Dword 11中表明. 如果提交Get Fea ...
- Linux运维---16. Kolla部署OpenStack外接rabbit集群
# 前提时rabbit集群已经搭建完成 vim /etc/kolla/globals.yml enable_rabbitmq: "no" rpc_transport_url: &q ...
- Alice and Hairdresser
Alice's hair is growing by leaps and bounds. Maybe the cause of it is the excess of vitamins, or may ...
- 5.Dockerfile 定制镜像
概述 Dockerfile 是一个文本文件,其内包含了一条条的 指令(Instruction),每一条指令构建一层,因此每一条指令的内容,就是描述该层应当如何构建. 以之前的 Nginx 镜像为例,这 ...
- 国内下载Git的连接地址
Git国内下载: https://github.com/waylau/git-for-win
- Java基础--数组(Arrays)
数组(Array),是多个相同类型数据按一定顺序排列 的集合,并使用一个名字命名,并通过编号的方式 对这些数据进行统一管理.本篇博客是对Java基础中的数组进行详细说明. 目录: 数组的概述 一维数组 ...
- Outlook365(Oulook2016 或2013) 写邮件输入收件人时的推荐联系人如何清理?
· 在Outlook365(Oulook2016 或2013) 中写邮件,输入收件人邮箱地址时,会出现“最近联系人” “其他建议”等推荐的联系人,可以方便选择.如果里面有很多邮箱地址的已经无效的话, ...
- ubuntu19.04 安装mysql,没有初始密码,重设初始密码
1.安装 在终端下输入 sudo apt-get install mysql-server mysql-client 进行安装,如果安装过程中弹出密码输入提示,则正常安装即可! 2.由于没有出现密码设 ...
- Python列表和字典的简单实操例子
# coding=utf-8 name_l = [] passwd_l = [] money_l = [] goods = {} index = 0 def input_user(): print(& ...
- 每天一个linux命令--ssh的host配置用户名密码
1.在终端输入 cd ~/.ssh/ vi config 输入服务器的用户名和密码 souche@kickseed:~/.ssh$ cat config # 这是跳板机的配置,给跳板机的 IP 起个别 ...