内维尔Θ函数

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内维尔Θ函數(Neville Theta functions)共有四个,定义如下:

NevilleC(z,m)=(2)q(m)1/4(k=0(q(m)(k(k+1))cos((1/2)(2k+1)πz/K(m))))(K(m))m1/4 NevilleThetaC(z,m)=(2π)q(m)1/4(k=0(q(m)k(k+1)cos((1/2)(2k+1)πz/K(m))))(K(m))m1/4 NevilleThetaD(z,m)=((1/2)π)(1+2(k=1(q(m)(k2)cos(kπz/K(m)))))(K(m)) NevilleThetaN(z,m)=(π)(1+2(k=1((1)kq(m)k2cos(kπz/K(m)))))(2)(1m)(1/4)K(m)

其中

  • K(m)=EllipticK((m))
  • K(m)=EllipticK((1m))
  • q(m)=eπK(m)K(m)

尼维尔Θ函数也可以通过雅可比Θ函数傅里叶级数来定义,并使得尼维尔Θ函数可以进一步被用于定义相对应的雅可比椭圆函数

θc(z,m)=2πq(m)1/4m1/4K(m)k=0(q(m))k(k+1)cos((2k+1)πz2K(m))
θd(z,m)=2π2K(m)(1+2k=1(q(m))k2cos(πzkK(m)))
θn(z,m)=2π2(1m)1/4K(m)(1+2k=1(1)k(q(m))k2cos(πzkK(m)))
θs(z,m)=2πq(m)1/4m1/4(1m)1/4K(m)k=0(1)k(q(m))k(k+1)sin((2k+1)πz2K(m))

这种定义涉及到第一类完全椭圆积分

例子

利用Maple,将z=2.5,m=3 代人上列公式,即得: 与wolfram math结果相当[1]

  • NevilleThetaC(2.5,.3)=.65900466676738154967
  • NevilleThetaD(2.5,.3)=0.95182196661267561994
  • NevilleThetaN(2.5,.3)=1.0526693354651613637
  • NevilleThetaS(2.5,.3)=0.82086879524530400536

对称关系

  • NevilleThetaC(z,m)=NevilleThetaC(z,m)
  • NevilleThetaD(z,m)=NevilleThetaD(z,m)
  • NevilleThetaN(z,m)=NevilleThetaN(z,m)
  • NevilleThetaS(z,m)=NevilleThetaS(z,m)

级数展开

  • NevilleThetaC(z,1/2)=.9998.3641z2+0.2466e1z40.1210e2z6+0.8707e4z8+O(z10)
  • NevilleThetaD(z,1/2)=.9995.1143z2+0.2736e1z40.2629e2z6+0.1368e3z8+O(z10)
  • NevilleThetaN(z,1/2)=1.000+.1358z20.3244e1z4+0.3093e2z60.1561e3z8+O(z10)
  • NevilleThetaS(z,1/2)=1.000z.1142z3+0.2358e2z5+0.2276e3z70.2630e4z9+O(z11)

与其他特殊函数关系

  • NevilleThetaC(z,m)=2πeπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)4k=0(eπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))k(k+1)(1/2(2k+1)πz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π)M(1,2,2i(1/2(2k+1)πz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))(ei(1/2(2k+1)πz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))11𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)1m4
  • NevilleThetaD(z,n)=1/22π(1+2k=1(eπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))k2(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π)M(1,2,2i(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))(ei(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))1)1𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)
  • NevilleThetaN(z,m)=1/22π(1+2k=1(1)k(eπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))k2(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π)M(1,2,2i(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))(ei(kπz𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)+1/2π))1)11m41𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)
  • NevilleThetaS(z,m)=2πeπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)4k=01/2(1)k(eπ𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(1m)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))k(k+1)(2k+1)πzM(1,2,iπz(2k+1)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))(𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))1(e1/2iπz(2k+1)𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m))111m41m41𝐸𝑙𝑙𝑖𝑝𝑡𝑖𝑐𝐾(m)

平面图

Neville ThetaC function Maple plot
Neville ThetaD function Maple plot
Neville ThetaD function Maple plot
Neville ThetaS function Maple plot

复数3维图


外部链接

参考文献

  • Milton Abramowitz and Irene Stegun,Handbook of Mathematical Functions, p578, National Bureau of Standards, 1972.