La fraction continue de Rogers-Ramanujan est une fraction continue généralisée découverte par Leonard James Rogers en 1894 et indépendamment par Srinivasa Ramanujan vers 1910, qui est étroitement reliée aux identités de Rogers-Ramanujan ; il est possible d'en donner une forme explicite pour de nombreuses valeurs de son argument.
Définition Étant données les fonctions G(q) et H(q) apparaissant dans les identités de Rogers-Ramanujan,
et
où représente le q-symbole de Pochhammer infini, j est le j-invariant, et 2F1 est la fonction hypergéométrique (les coefficients des développements en séries entières forment les suites de l'OEIS et , respectivement), la fraction continue de Rogers-Ramanujan est
Fonctions modulaires Si , alors et , ainsi que leur quotient , sont des fonctions modulaires de . Comme elles ont des coefficients entiers, la théorie de la multiplication complexe implique que leurs valeurs, lorsque est de la forme , sont des nombres algébriques qui peuvent être calculés explicitement.
Exemples
où est le nombre d'or (ces formules figuraient dans la première lettre que Ramanujan avait envoyée à Hardy, et faisaient partie de celles qui avaient stupéfié ce dernier).
Liens avec les formes modulaires peut s'exprimer à l'aide de la fonction êta de Dedekind, une forme modulaire de poids 1/2, car on a (en posant ) Duke, W. "Continued Fractions and Modular Functions", http://www.math.ucla.edu/~wdduke/preprints/bams4.pdf :
Liens avec le j-invariant Parmi les nombreuses relations vérifiées par le j-invariant, on a
où
Éliminant le quotient, on peut exprimer j(τ) en termes de :
où le numérateur et le dénominateur sont des invariants polynomiaux de l'icosaèdre. La relation modulaire entre et a pour conséquence
Soit ; alors
où
ce qui est le j-invariant de la courbe elliptique , paramétrée par les points réguliers de la courbe modulaire .
Équation fonctionnelle
On pose désormais systématiquement , avec q = e2πiτ. Là où d'autres fonctions modulaires, par exemple le j-invariant, vérifient :
et qu'on a pour la fonction êta de Dedekind :
l'équation fonctionnelle de la fraction continue de Rogers–Ramanujan met en jeu Duke, W. "Continued Fractions and Modular Functions" (p.9) le nombre d'or :
.
On a d'autre part .
Équations modulaires
Il y a des relations modulaires entre et , particulièrement élégantes pour certaines petites valeurs premières de n Berndt, B. et al. "The Rogers–Ramanujan Continued Fraction" . :
Soit et ; alors :
Pour ,
Pour ,
Pour ,
Pour ,
De plus, on peut remarquer que les facteurs apparaissant pour se retrouvent dans le cas , puisque :
Autres résultats
Ramanujan a découvert beaucoup d'autres propriétés intéressantes de R(q) Berndt, B. et al. "The Rogers–Ramanujan Continued Fraction". Posant , , et le nombre d'or,
si , alors
si , alors
Les puissances de R(q) vérifient également des relations inattendues. Ainsi,
où
Posant , on a
Notes et références
Voir aussi Bibliographie
Liens externes
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