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未解決問題、算術と数論, 解析学、1734年に提起

オイラー–マスケローニ定数の無理性

未解決

オイラー–マスケローニ定数 γ=lim⁡n→∞(∑k=1n1k−ln⁡n)≈0.5772156649\gamma = \lim_{n \to \infty} \left( \sum_{k=1}^n \frac{1}{k} - \ln n \right) \approx 0.5772156649 は無理数であるか。

研究の最前線 2026年時点

2026年現在、γ\gamma が無理数であるかどうかは依然として不明である。ζ(3)\zeta(3) や ln⁡2\ln 2 とは異なり、γ\gamma は代数不等式で定義された領域上の代数的微分形式の積分としてではなく、ζ(s)\zeta(s) の極 s=1s = 1 における正則化された定数項として現れるため、コンツェヴィッチとザギエの意味での周期であるかどうかもわかっていない。パデ近似や有理数の対数の一次形式によって γ\gamma の有理近似 pn/qnp_n/q_n を構成できるものの、誤差 ∣qnγ−pn∣|q_n \gamma - p_n| に対して分母 qnq_n の増大が速すぎるため、無理性の証明に必要な ∣qnγ−pn∣→0|q_n \gamma - p_n| \to 0 という閾値を超えられない。

既知の最良の結果

  • アプテカレフ(2009年)およびリヴォアル(2012年):オイラー–マスケローニ定数 γ\gamma とオイラー–ゴンペルツ定数 δ\delta の少なくとも一方は超越数(したがって無理数)である。
  • パパニコラウ(1997年):γ=p/q\gamma = p/q が既約分数で表されるならば、q>10242080q > 10^{242080} である。

使われた手法と限界

手法達成したこと限界
同時パデ近似と超幾何積分(アプテカレフ–リヴォアル)(γ,δ)(\gamma, \delta) のような定数の組に対して選言的な無理性・超越性を証明するラプラス型積分から構成される一次形式は必然的に γ\gamma を e−1e^{-1} や δ\delta と混合させてしまい、γ\gamma 単独を分離できない
高精度連分数展開仮定された有理数の分母 qq に対して巨大な下界(q>10242080q > 10^{242080})を確立する有限個の桁や部分商の計算では、有限の上界までの分母しか排除できない

未解決の問い

  • オイラー–マスケローニ定数 γ\gamma は無理数か、さらに強く超越数であるか。
  • γ\gamma は指数周期であるか、それとも古典的なコンツェヴィッチ–ザギエの意味での周期ではないのか。

参考文献

  1. Jeffrey C. Lagarias (2013). Euler's constant: Euler's work and modern developments · DOI:10.1090/S0273-0979-2013-01423-X · arXiv:1303.1856
  2. Julian Havil (2003). Gamma: Exploring Euler's Constant
  3. Tanguy Rivoal (2012). On the arithmetic nature of the values of the gamma function, Euler's constant, and Gompertz's constant · DOI:10.1307/mmj/1339011525