卡塔兰常数

卡塔兰常数

識別
符號	${\displaystyle G}$
位數數列編號	A006752
性質
定義	${\displaystyle G=\beta (2)=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}}{(2n+1)^{2}}}}$
表示方式
值	0.915965594
二进制	0.111010100111110010111000…
八进制	0.724762704764023272042441…
十进制	0.915965594177219015054603…
十六进制	0.EA7CB89F409AE845215822E3…

卡塔兰常数 G，是一个偶尔出现在组合数学中的常数，定义为：

${\displaystyle G=\beta (2)=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}}{(2n+1)^{2}}}={\frac {1}{1^{2}}}-{\frac {1}{3^{2}}}+{\frac {1}{5^{2}}}-{\frac {1}{7^{2}}}+\cdots }$

其中β是狄利克雷β函数（英语：Dirichlet_beta_function）。它的值大约为：^[1]

G = 0.915 965 594 177 219 015 054 603 514 932 384 110 774 …

目前还不知道G是有理数还是无理数。

一些恒等式包括：

${\displaystyle G=-\int _{0}^{1}{\frac {\ln(t)}{1+t^{2}}}{\rm {d}}t}$

${\displaystyle G=\int _{0}^{1}\int _{0}^{1}{\frac {1}{1+x^{2}y^{2}}}{\rm {d}}x{\rm {d}}y}$

${\displaystyle G=\int _{0}^{\frac {\pi }{4}}{\frac {t}{\sin t\cos t}}{\rm {d}}t}$

还有

${\displaystyle G={\tfrac {1}{2}}\int _{0}^{1}\mathrm {K} (k)\,{\rm {d}}x}$

其中${\displaystyle K(x)\,}$是第一类完全椭圆积分，

${\displaystyle G=\int _{0}^{1}{\frac {\arctan x}{x}}{\rm {d}}x}$

G出现在组合数学中，也出现在第二多伽玛函数（也称为三伽玛函数）的值中。

${\displaystyle \psi _{1}\left({\frac {1}{4}}\right)=\pi ^{2}+8G}$

${\displaystyle \psi _{1}\left({\frac {3}{4}}\right)=\pi ^{2}-8G}$

Simon Plouffe给出了无穷多个含有三伽玛函数、${\displaystyle \pi ^{2}}$和卡塔兰常数的恒等式。

以下两个级数收敛得很快，可以用于计算卡塔兰常数的值：

${\displaystyle G=\,}$	${\displaystyle 3\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{2^{4n}}}\left(-{\frac {1}{2(8n+2)^{2}}}+{\frac {1}{2^{2}(8n+3)^{2}}}-{\frac {1}{2^{3}(8n+5)^{2}}}+{\frac {1}{2^{3}(8n+6)^{2}}}-{\frac {1}{2^{4}(8n+7)^{2}}}+{\frac {1}{2(8n+1)^{2}}}\right)-}$
	${\displaystyle 2\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{2^{12n}}}\left({\frac {1}{2^{4}(8n+2)^{2}}}+{\frac {1}{2^{6}(8n+3)^{2}}}-{\frac {1}{2^{9}(8n+5)^{2}}}-{\frac {1}{2^{10}(8n+6)^{2}}}-{\frac {1}{2^{12}(8n+7)^{2}}}+{\frac {1}{2^{3}(8n+1)^{2}}}\right)}$

以及

${\displaystyle G={\frac {\pi }{8}}\log({\sqrt {3}}+2)+{\tfrac {3}{8}}\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(n!)^{2}}{(2n)!(2n+1)^{2}}}.}$

• Victor Adamchik, 卡塔兰常数的33种表示法（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Simon Plouffe, 一些与卡塔兰常数有关的恒等式（页面存档备份，存于互联网档案馆）, (1993) （有超过一百个不同的恒等式）
• 埃里克·韦斯坦因. Catalan's Constant. MathWorld.