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勒奇超越函式


勒奇超越函式是 赫爾維茨 zeta 函式多重對數函式 的推廣。許多倒數 的和可以用它來表示。經典定義為

 Phi(z,s,a)=sum_(k=0)^infty(z^k)/((a+k)^s),
(1)

對於 |z|<1a!=0, -1, .... 它以這種形式在HurwitzLerchPhi[z, s, a] 中實現 Wolfram 語言

稍微不同的形式

 Phi^*(z,s,a)=sum_(k=0)^infty(z^k)/([(a+k)^2]^(s/2))
(2)

有時也表示為 Phi^~(z,s,a),對於 |z|<1 (或 |z|=1R[s]>1) 和 a!=0, -1, -2, ..., 在 Wolfram 語言 中實現為LerchPhi[z, s, a]。請注意,僅對於 R[a]>0 這兩者是相同的。

一個用於 Phi(z,s,a) 的級數公式,在複數 z 平面上更大的域內有效,由下式給出

 (1-z)Phi(z,s,a) 
 =sum_(n=0)^infty((-z)/(1-z))^nsum_(k=0)^n(-1)^k(n; k)(a+k)^(-s),
(3)

對於所有複數 s 和複數 z,其中 R[z]<1/2 (Guillera 和 Sondow 2005) 成立。

勒奇超越函式可以用來表示 狄利克雷 beta 函式

beta(s)=sum_(k=0)^(infty)(-1)^k(2k+1)^(-s)
(4)
=2^(-s)Phi(-1,s,1/2).
(5)

一個特例由下式給出

 Phi(z,n,1)=(Li_n(z))/z,
(6)

(Guillera 和 Sondow 2005),其中 Li_n(z)多重對數函式

給出簡單常數的特例包括

Phi(-1,2,1/2)=4K
(7)
(partialPhi)/(partials)(-1,-1,1)=ln((A^3)/(2^(1/3)e^(1/4)))
(8)
(partialPhi)/(partials)(-1,-2,1)=(7zeta(3))/(4pi^2)
(9)
(partialPhi)/(partials)(-1,-1,1/2)=K/pi
(10)

其中 K卡塔蘭常數zeta(3)阿佩裡常數,並且 A格萊舍-金克林常數 (Guillera 和 Sondow 2005)。

它給出了 費米-狄拉克分佈 的積分

int_0^infty(k^sdk)/(e^(k-mu)+1)=e^muGamma(s+1)Phi(-e^mu,s+1,1)
(11)
=-Gamma(s+1)Li_(1+s)(-e^mu),
(12)

其中 Gamma(z)伽瑪函式Li_n(z)多重對數函式玻色-愛因斯坦分佈

int_0^infty(k^sdk)/(e^(k-mu)-1)=e^muGamma(s+1)Phi(e^mu,s+1,1)
(13)
=Gamma(s+1)Li_(1+s)(e^mu).
(14)

二重積分 涉及勒奇超越函式,包括

 int_0^1int_0^1(x^(u-1)y^(v-1))/(1-xyz)[-ln(xy)]^sdxdy 
 =Gamma(s+1)(Phi(z,s+1,v)-Phi(z,s+1,u))/(u-v)  
int_0^1int_0^1((xy)^(u-1))/(1-xyz)[-ln(xy)]^sdxdy 
 =Gamma(s)Phi(z,s+2,u),
(15)

其中 Gamma(z)伽瑪函式。這些公式引出了各種美麗的 單位正方形積分 特例 (Guillera 和 Sondow 2005)。

它也可以用來評估 狄利克雷 L 級數


參見

玻色-愛因斯坦分佈, 狄利克雷 Beta 函式, 狄利克雷 L 級數, 費米-狄拉克分佈, 赫爾維茨 Zeta 函式, 雅可比 Theta 函式, 勒讓德 Chi 函式, 多重對數函式, 單位正方形積分

相關 Wolfram 網站

http://functions.wolfram.com/ZetaFunctionsandPolylogarithms/LerchPhi/

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參考文獻

Erdélyi, A.; Magnus, W.; Oberhettinger, F.; and Tricomi, F. G. "函式 Psi(z,s,v)=sum_(n=0)^(infty)(v+n)^(-s)z^n." §1.11 in Higher Transcendental Functions, Vol. 1. New York: Krieger, pp. 27-31, 1981.Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M. "勒奇函式 Phi(z,s,v)." §9.55 in Tables of Integrals, Series, and Products, 6th ed. San Diego, CA: Academic Press, p. 1029, 2000.Guillera, J. and Sondow, J. "二重積分和無限乘積,用於勒奇超越函式的解析延拓的一些經典常數。" 2005 年 6 月 16 日 http://arxiv.org/abs/math.NT/0506319.Tyagi, S. "黎曼 Zeta 函式、勒奇函式和狄利克雷 L-函式 的雙指數方法。" https://arxiv.org/abs/2203.02509. 2022 年 3 月 7 日。

在 中被引用

勒奇超越函式

引用為

Weisstein, Eric W. "勒奇超越函式。" 來自 --一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/LerchTranscendent.html

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