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Tanc 函式


Tanc
TancReIm
TancContours

sinc 函式 類似,定義 tanc 函式為

 tanc(z)={(tanz)/z   for z!=0; 1   for z=0.
(1)

由於 tanz/z 不是一個 基數函式,與 sinc 函式 的“類比”是功能結構上的,而不是數學性質上的。可能存在比此處引入的 tanc(z) 更好的術語,儘管似乎以前沒有給這個函式分配名稱。

導數 由下式給出

 (dtanc(z))/(dz)=(sec^2z)/z-(tanz)/(z^2).
(2)

不定積分 顯然不能用 閉合形式,以傳統定義的函式表示。

TancRoots

此函式常出現在物理學問題中,在這些問題中,需要確定 x 的值,使得 tanx=x,即 tanc(x)=1。這是一個超越方程,其前幾個解在下表中給出,並在上面進行了說明。

nOEIS
00
1A1153654.4934094579090641753...
27.7252518369377071642...
310.904121659428899827...
414.066193912831473480...
517.220755271930768739...

這些解的第一個可以用閉合形式給出,如下所示

 r_1=j_(3/2,1),
(3)

其中 j_(n,k)第一類貝塞爾函式 J_n(x) 的第 k 個正根。

正解可以顯式地寫成級數形式為

 x=q-q^(-1)-2/3q^(-3)-(13)/(15)q^(-5)-(146)/(105)q^(-7)-...
(4)

(OEIS A079330A088989),其中 q^(-1) 中的級數可以透過 級數反演 找到,針對 x+cotx 的級數和

 q=1/2(2k+1)pi
(5)

對於 k正整數 (D. W. Cantrell, 私人通訊, 1 月 3 日, 2003)。在實踐中,級數的前三項通常足以獲得近似解。

TancIntegers

由於 tanxpi/2 的奇數倍數處的垂直漸近線,這個函式遠不如 sinc 函式 表現良好,即使當 x->infty 時也是如此。上面的圖顯示了整數 ntanc(n)。給出 tanc(n) 增量最小值的 n 值是 n=2, 11, 1317811389848379909481978463177998812826691414678853402757616, ...(OEIS A079331), 對應於 -1.09252, -20.541, -54.5197, -74.7721, .... 類似地,給出 tanc(n) 增量最大值的 n 值是 n=1, 122925461, 534483448, 3083975227, 214112296674652, ... (OEIS A079332), 對應於 1.55741, 2.65934, 3.58205, 4.3311, 18.0078, 18.0566, 556.306, ... (D. W. Cantrell, 私人通訊, 1 月 3 日, 2002)。下表 (P. Carmody, 私人通訊, 11 月 21 日, 2003) 將這些結果擴充套件到連分數的第 194,000 項。所有這些極值都對應於 pi/2 的連分數展開式的分子。此外,由於它們必須接近 pi/2 的奇數倍數,以便 tanx 很大,因此相應的分母必須是奇數。 tanc(n) 的值與連分數展開式中後續項的值之間也存在非常強的相關性 (即,那裡的高值意味著先前的收斂值是對 pi/2 的良好近似)。

最小值收斂值最大值
11.55741
-1.092522
-20.5414
152.659341
173.582052
194.331096
2918.007800
-54.519653118
-74.772130136
23318.056613
315556.306227
-92.5732001134
-103.1601921568
-121.3453091718
-155.4449472154
-246.7448102468
-415.8048753230
37272750.202396
376310539.847388
-529.4461265187
-829.7124898872
-958.0071339768
-2534.64559911282
-5430.63461112284
1550324263.751532
-12702.23825724604
-43181.130288153396
156559228085.415076

最大值和最小值的序列幾乎可以肯定地是無界的,但尚不知道如何證明這一事實。


另請參閱

du Bois-Reymond 常數, Sinc 函式, Sinhc 函式, 正切

使用 探索

參考文獻

Sloane, N. J. A. 序列 A079330, A088989, 和 A115365,出自 “整數序列線上百科全書”。

在 上被引用

Tanc 函式

引用為

Weisstein, Eric W. "Tanc 函式。" 出自 --一個 資源。 https://mathworld.tw/TancFunction.html

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