Attention is all you need

First Post:

Last Update:

Word Count:
812

Read Time:
2 min

Page View: loading...

记号说明
  • 使用大写字母,如 等表示的函数,在没有特殊说明的情况下,系有理系数多项式函数;
  • 使用大写字母,如 等表示的参数或变量,在没有特殊说明的情况下,系有理数; 出现在不定积分结果时除外;
  • 使用 表示的参数或变量,在没有特殊说明的情况下,系正整数;
  • 使用 表示的参数或变量,在没有特殊说明的情况下,系有理数;特别地, 没有特殊说明的情形为既约分数。

Pi

众所周知:

因此

的积分可以利用换元得到,这里令

因此, 上的积分结果是 的线性组合,即

如果我们可以构造 使得其在 恒非负,即可证明(一般不能取等):

一般来说,要求证明的不等式是比较紧的,因此积分结果不能太大,为了实现这一点,通常使用 作为 的因式。

又因为积分结果中有 个参数需要控制,可以取

这样,我们可以从小到大遍历 ,并通过控制 的取值调整结果中 的取值,后者可以通过解一个 元线性方程组来实现。

假如解得 满足函数 上恒非负,则积分构造成功。

其中

E

考虑积分

同理,有

不难得到

利用 控制精度, 控制参数。

其中

这里 满足递推:

Pi^n

先对积分的几个部分分别作出证明。

Part 1

有关 函数的结论见欧拉第二积分

Part 2

为正偶数时,有

因此

式中 表示 Dirichlet eta 函数 表示 Riemann zeta 函数 表示 伯努利数

故积分式中 为奇数时,积分有较好的结果,且积分结果包含

上述结果可以参考巴塞尔问题和 zeta(2k)

Part 3

为偶数,记 ,则有

式中 表示 Dirichlet beta 函数 表示 欧拉数

此时积分结果较简洁。

构造

综合上述 个积分,我们考虑如下函数的积分:

式中使用 而非 是为了方便讨论正负号,这时只需确保 恒非负。

为奇数,我们令 为偶数,则 做完大除法后形式必然为

分别应用 的结论即可。

否则, 为偶数,则令 为奇数, 做大除法后的形式为

可以分别应用 的结论。

总之,我们有

其中

sympy

可能由于这部分涉及的函数的不定积分并没有简单的封闭形式,sympy 不能处理这些函数的定积分,尽管后者有简洁的形式。

不过 sympy 仍然可以辅助计算,例如,sympy.zetasympy.dirichlet_eta 可以计算 函数和 函数。

另外, 可以使用 sympy.eulersympy.bernoulli 计算。

E^q

考虑积分

因此有

这里

E^Pi

由于需要使函数的非负性显然,我们考虑 上的积分。

其中

移项得

现在考察递推起点

若令以上积分的下界为 ,上界为 ,则

因此有

E^(q*Pi)

类似地,令

其中

代入并移项

对于递推起点 ,有

令积分下界为 ,上界为

因此