Gaussin jatkuva jae
On monimutkainen analyysi , eli Gaussin jatkuva osa on erikoistapaus jatkuva osa on peräisin hypergeometrinen sarja . Tämä oli yksi varhaisimmista esimerkeistä analyyttisistä jatkuvista fraktioista . Ne mahdollistavat tärkeiden perusfunktioiden sekä monimutkaisempien transsendenttisten erikoistoimintojen edustamisen .
Historia
Lambert julkaistu muutamia esimerkkejä yleisen edelleen jakeet tämän lomakkeen 1768, osoittaa muun muassa irrationaalisuuteen on π ( vrt § "Applications 0 F 1 " alla ). Euler ja Lagrange tutkivat samankaltaisia rakenteita, mutta Gauss käytti seuraavassa osassa kuvattua algebrallista temppua tämän jatkuvan jakeen yleisen muodon antamiseksi vuonna 1813.
Se ei kuitenkaan osoittanut lähentymisen ominaisuuksia . Bernhard Riemann ja Ludwig Wilhelm Thomé saivat osittaisia tuloksia, mutta vasta vuonna 1901 Edward Burr Van Vleck (ei) selvitti lähentymisaluetta .
Yleinen kaava
Olkoon ( f i ) olla sekvenssi analyyttinen toimintoja siten, että kaikilla i > 0 ,
fi-1-fi=kizfi+1,{\ displaystyle f_ {i-1} -f_ {i} = k_ {i} \, z \, f_ {i + 1},}
missä k i ovat vakioita . Joten poseeraamalla
gi=fifi-1, meillä on gi=11+kizgi+1{\ displaystyle g_ {i} = {\ frac {f_ {i}} {f_ {i-1}}} {\ text {, meillä on}} g_ {i} = {\ frac {1} {1 + k_ {i} zg_ {i + 1}}}}
siksi ( Pringsheimin merkinnässä )
f1f0=g1=1∣∣1+k1zg2=1∣∣1+k1z∣∣1+k2zg3=1∣∣1+k1z∣∣1+k2z∣∣1+k3zg4=...{\ displaystyle {\ frac {f_ {1}} {f_ {0}}} = g_ {1} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1 + k_ {1} zg_ {2}}} = { \ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {1} z \ mid} {\ mid 1 + k_ {2} zg_ {3}}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {1} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {2} z \ mid} {\ mid 1 + k_ {3} zg_ {4 }}} = \ ldots}
ja toistamalla tämän muutoksen loputtomasti:
f1f0=1∣∣1+k1z∣∣1+k2z∣∣1+k3z∣∣1+⋯.{\ displaystyle {\ frac {f_ {1}} {f_ {0}}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {1} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {2} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {k_ {3} z \ mid} {\ mid 1}} + \ cdots.}
On Gaussin ketjumurtoluku, toiminnot f i ovat hypergeometrinen sarja muotoa 0 F 1 , 1 F 1 ja 2 F 1 , ja yhtälöt f i -1 - f i = k i ZF i + 1 peräisin " identiteettien välillä nämä toiminnot, joissa parametrit eroavat kokonaismäärien mukaan . Nämä identiteetit voidaan osoittaa monin tavoin, esimerkiksi laajentamalla sarjaa ja vertaamalla kertoimia, tai laskemalla johdannainen monin tavoin ja eliminoimalla se tuotetuista yhtälöistä.
Kolme sarjaa 0 F 1 , 1 F 1 ja 2 F 1
0 F- 1 sarja
Yksinkertaisin tapaus koskee toimintoa
0F1(;klo;z)=1+1klo1!z+1klo(klo+1)2!z2+1klo(klo+1)(klo+2)3!z3+⋯.{\ displaystyle {} _ {0} F_ {1} (; a; z) = 1 + {\ frac {1} {a \, 1!}} z + {\ frac {1} {a (a + 1 ) \, 2!}} Z ^ {2} + {\ frac {1} {a (a + 1) (a + 2) \, 3!}} Z ^ {3} + \ cdots.}
Henkilöllisyyden mukaan
0F1(;klo-1;z)-0F1(;klo;z)=zklo(klo-1)0F1(;klo+1;z),{\ displaystyle _ {0} F_ {1} (; a-1; z) - \, _ {0} F_ {1} (; a; z) = {\ frac {z} {a (a-1) }} \, _ {0} F_ {1} (; a + 1; z),}
voimme ottaa
fi=0F1(;klo+i;z) ja ki=1(klo+i)(klo+i-1),{\ displaystyle f_ {i} = \, _ {0} F_ {1} (; a + i; z) {\ text {et}} k_ {i} = {\ frac {1} {(a + i) (a + i-1)},}
Joka antaa
0F1(;klo+1;z)0F1(;klo;z)=1∣∣1+1klo(klo+1)z∣∣1+1(klo+1)(klo+2)z∣∣1+1(klo+2)(klo+3)z∣∣1+⋯{\ displaystyle {\ frac {{} _ {0} F_ {1} (; a + 1; z)} {\, _ {0} F_ {1} (; a; z)}} = {\ frac { 1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {1} {a (a + 1)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {1 } {(a + 1) (a + 2)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {1} {(a + 2) (a + 3)}} z \ puolivälissä} {\ mid 1}} + \ cdots}
tai muuntamalla :
0F1(;klo+1;z)klo0F1(;klo;z)=1∣∣klo+z∣∣klo+1+z∣∣klo+2+z∣∣klo+3+⋯.{\ displaystyle {\ frac {{} _ {0} F_ {1} (; a + 1; z)} {a \, _ {0} F_ {1} (; a; z)}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid a}} + {\ frac {z \ mid} {\ mid a + 1}} + {\ frac {z \ mid} {\ mid a + 2}} + {\ frac { z \ mid} {\ mid a + 3}} + \ cdots.}
Tämä kehitys lähenee meromorfista funktiota, joka määritetään kahden yhtenevän sarjan osamäärällä (edellyttäen tietenkin, että a ei ole negatiivinen tai nolla kokonaisluku).
1 F- 1 sarja
Seuraava tapaus koskee konfluentteja hypergeometrinen sarja on Kummer
1F1(klo;b;z)=1+klob1!z+klo(klo+1)b(b+1)2!z2+klo(klo+1)(klo+2)b(b+1)(b+2)3!z3+⋯,{\ displaystyle {} _ {1} F_ {1} (a; b; z) = 1 + {\ frac {a} {b \, 1!}} z + {\ frac {a (a + 1)} {b (b + 1) \, 2!}} z ^ {2} + {\ frac {a (a + 1) (a + 2)} {b (b + 1) (b + 2) \, 3 !}} z ^ {3} + \ cdots,}
jolle näitä kahta identiteettiä käytetään vuorotellen
1F1(klo;b-1;z)-1F1(klo+1;b;z)=(klo-b+1)zb(b-1)1F1(klo+1;b+1;z),{\ displaystyle {} _ {1} F_ {1} (a; b-1; z) - \, _ {1} F_ {1} (a + 1; b; z) = {\ frac {(a- b + 1) z} {b (b-1)}} \, _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 1; z),}
1F1(klo;b-1;z)-1F1(klo;b;z)=klozb(b-1)1F1(klo+1;b+1;z).{\ displaystyle {} _ {1} F_ {1} (a; b-1; z) - \, _ {1} F_ {1} (a; b; z) = {\ frac {az} {b ( b-1)}} \, _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 1; z).}
Kysymällä
f0(z)=1F1(klo;b;z),{\ displaystyle f_ {0} (z) = \, _ {1} F_ {1} (a; b; z),}
f1(z)=1F1(klo+1;b+1;z),{\ displaystyle f_ {1} (z) = \, _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 1; z),}
f2(z)=1F1(klo+1;b+2;z),{\ displaystyle f_ {2} (z) = \, _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 2; z),}
f3(z)=1F1(klo+2;b+3;z),{\ displaystyle f_ {3} (z) = \, _ {1} F_ {1} (a + 2; b + 3; z),}
f4(z)=1F1(klo+2;b+4;z),{\ displaystyle f_ {4} (z) = \, _ {1} F_ {1} (a + 2; b + 4; z),}
jne. ja
k1=klo-bb(b+1), k2=klo+1(b+1(b+2), k3=klo-b-1(b+2)(b+3), k4=klo+2(b+3)(b+4),...{\ displaystyle k_ {1} = {\ frac {ab} {b (b + 1)}}, ~ k_ {2} = {\ frac {a + 1} {(b + 1 (b + 2)}} , ~ k_ {3} = {\ frac {ab-1} {(b + 2) (b + 3)}}, ~ k_ {4} = {\ frac {a + 2} {(b + 3) ( b + 4)}}, \ ldots}
saamme
1F1(klo+1;b+1;z)1F1(klo;b;z)=1∣∣1+klo-bb(b+1)z∣∣1+klo+1(b+1)(b+2)z∣∣1+klo-b-1(b+2)(b+3)z∣∣1+klo+2(b+3)(b+4)z∣∣1+⋯{\ displaystyle {\ frac {{} _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 1; z)} {{} _ {1} F_ {1} (a; b; z)}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {ab} {b (b + 1)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{ \ frac {a + 1} {(b + 1) (b + 2)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{{{\ frac {ab-1} {(b + 2) (b + 3)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {a + 2} {(b + 3) (b + 4)}} z \ mid} {\ mid 1}} + \ cdots}
josta päätämme
1F1(klo+1;b+1;z)b1F1(klo;b;z)=1∣∣b+(klo-b)z∣∣b+1+(klo+1)z∣∣b+2+(klo-b-1)z∣∣b+3+(klo+2)z∣∣b+4+⋯{\ displaystyle {\ frac {{} _ {1} F_ {1} (a + 1; b + 1; z)} {b \, _ {1} F_ {1} (a; b; z)}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid b}} + {\ frac {(ab) z \ mid} {\ mid b + 1}} + {\ frac {(a + 1) z \ mid} { \ mid b + 2}} + {\ frac {(ab-1) z \ mid} {\ mid b + 3}} + {\ frac {(a + 2) z \ mid} {\ mid b + 4} } + \ cdots}
mutta myös käyttämällä että 1 F 1 (0, b , z ) = 1 ja korvaamalla b + 1 , jonka b , erityistapaus
1F1(1;b;z)=1∣∣1-z∣∣b+z∣∣b+1-bz∣∣b+2+2z∣∣b+3-(b+1)z∣∣b+4+⋯.{\ displaystyle {} _ {1} F_ {1} (1; b; z) = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {z \ mid} {\ mid b}} + {\ frac {z \ mid} {\ mid b + 1}} - {\ frac {bz \ mid} {\ mid b + 2}} + {\ frac {2z \ mid} {\ mid b + 3} } - {\ frac {(b + 1) z \ mid} {\ mid b + 4}} + \ cdots.}
Samoin
1F1(klo;b+1;z)1F1(klo;b;z)=1∣∣1+klob(b+1)z∣∣1+klo-b-1(b+1)(b+2)z∣∣1+klo+1(b+2)(b+3)z∣∣1+klo-b-2(b+3)(b+4)z∣∣1+⋯{\ displaystyle {\ frac {{} _ {1} F_ {1} (a; b + 1; z)} {{} _ {1} F_ {1} (a; b; z)}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {a} {b (b + 1)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {ab-1} {(b + 1) (b + 2)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {a + 1} {(b + 2) (b + 3)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {ab-2} {(b + 3) (b + 4)}} z \ mid} {\ mid 1}} + \ cdots}
tai:
1F1(klo;b+1;z)b1F1(klo;b;z)=1∣∣b+kloz∣∣b+1+(klo-b-1)z∣∣b+2+(klo+1)z∣∣b+3+(klo-b-2)z∣∣b+4+⋯.{\ displaystyle {\ frac {{} _ {1} F_ {1} (a; b + 1; z)} {b \, _ {1} F_ {1} (a; b; z)}} = { \ frac {1 \ mid} {\ mid b}} + {\ frac {az \ mid} {\ mid b + 1}} + {\ frac {(ab-1) z \ mid} {\ mid b + 2 }} + {\ frac {(a + 1) z \ mid} {\ mid b + 3}} + {\ frac {(ab-2) z \ mid} {\ mid b + 4}} + \ cdots. }
2 F- 1 sarja
Viimeinen tapaus koskee toimintoa
2F1(klo,b;vs.;z)=1+klobvs.1!z+klo(klo+1)b(b+1)vs.(vs.+1)2!z2+klo(klo+1)(klo+2)b(b+1)(b+2)vs.(vs.+1)(vs.+2)3!z3+⋯.{\ displaystyle {} _ {2} F_ {1} (a, b; c; z) = 1 + {\ frac {ab} {c \, 1!}} z + {\ frac {a (a + 1 ) b (b + 1)} {c (c + 1) \, 2!}} z ^ {2} + {\ frac {a (a + 1) (a + 2) b (b + 1) (b) + 2)} {c (c + 1) (c + 2) \, 3!}} Z ^ {3} + \ cdots.}
Käytämme taas vaihtoehtoisesti kahta identiteettiä:
2F1(klo,b;vs.-1;z)-2F1(klo+1,b;vs.;z)=(klo-vs.+1)bzvs.(vs.-1)2F1(klo+1,b+1;vs.+1;z),{\ displaystyle {} _ {2} F_ {1} (a, b; c-1; z) - \, _ {2} F_ {1} (a + 1, b; c; z) = {\ frac {(ac + 1) bz} {c (c-1)}} \, _ {2} F_ {1} (a + 1, b + 1; c + 1; z),}
2F1(klo,b;vs.-1;z)-2F1(klo,b+1;vs.;z)=(b-vs.+1)klozvs.(vs.-1)2F1(klo+1,b+1;vs.+1;z),{\ displaystyle {} _ {2} F_ {1} (a, b; c-1; z) - \, _ {2} F_ {1} (a, b + 1; c; z) = {\ frac {(bc + 1) az} {c (c-1)}} \, _ {2} F_ {1} (a + 1, b + 1; c + 1; z),}
jotka ovat itse asiassa samat inversio lähellä a: ta ja b: tä .
Kysymällä
f0(z)=2F1(klo,b;vs.;z),{\ displaystyle f_ {0} (z) = \, _ {2} F_ {1} (a, b; c; z),}
f1(z)=2F1(klo+1,b;vs.+1;z),{\ displaystyle f_ {1} (z) = \, _ {2} F_ {1} (a + 1, b; c + 1; z),}
f2(z)=2F1(klo+1,b+1;vs.+2;z),{\ displaystyle f_ {2} (z) = \, _ {2} F_ {1} (a + 1, b + 1; c + 2; z),}
f3(z)=2F1(klo+2,b+1;vs.+3;z),{\ displaystyle f_ {3} (z) = \, _ {2} F_ {1} (a + 2, b + 1; c + 3; z),}
f4(z)=2F1(klo+2,b+2;vs.+4;z),{\ displaystyle f_ {4} (z) = \, _ {2} F_ {1} (a + 2, b + 2; c + 4; z),}
jne. ja
k1=(klo-vs.)bvs.(vs.+1), k2=(b-vs.-1)(klo+1)(vs.+1)(vs.+2), k3=(klo-vs.-1)(b+1)(vs.+2)(vs.+3), k4=(b-vs.-2)(klo+2)(vs.+3)(vs.+4),...{\ displaystyle k_ {1} = {\ frac {(ac) b} {c (c + 1)}}, ~ k_ {2} = {\ frac {(bc-1) (a + 1)} {( c + 1) (c + 2)}}, ~ k_ {3} = {\ frac {(ac-1) (b + 1)} {(c + 2) (c + 3)}}, ~ k_ { 4} = {\ frac {(bc-2) (a + 2)} {(c + 3) (c + 4)}}, \ ldots}
saamme
2F1(klo+1,b;vs.+1;z)2F1(klo,b;vs.;z)=1∣∣1+(klo-vs.)bvs.(vs.+1)z∣∣1+(b-vs.-1)(klo+1)(vs.+1)(vs.+2)z∣∣1+(klo-vs.-1)(b+1)(vs.+2)(vs.+3)z∣∣1+(b-vs.-2)(klo+2)(vs.+3)(vs.+4)z∣∣1+⋯{\ displaystyle {\ frac {{} _ {2} F_ {1} (a + 1, b; c + 1; z)} {{} _ {2} F_ {1} (a, b; c; z )}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {(ac) b} {c (c + 1)}} z \ mid} {\ mid 1} } + {\ frac {{\ frac {(bc-1) (a + 1)} {(c + 1) (c + 2)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{ \ frac {(ac-1) (b + 1)} {(c + 2) (c + 3)}} z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {{\ frac {(bc-2) ) (a + 2)} {(c + 3) (c + 4)}} z \ keskellä {{keskellä 1}} + \ cdots}
josta päätämme
2F1(klo+1,b;vs.+1;z)2F1(klo,b;vs.;z)=1∣∣vs.+(klo-vs.)bz∣∣vs.+1+(b-vs.-1)(klo+1)z∣∣vs.+2+(klo-vs.-1)(b+1)z∣∣vs.+3+(b-vs.-2)(klo+2)z∣∣vs.+4+⋯.{\ displaystyle {\ frac {{} _ {2} F_ {1} (a + 1, b; c + 1; z)} {{} _ {2} F_ {1} (a, b; c; z )}} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid c}} + {\ frac {(ac) bz \ mid} {\ mid c + 1}} + {\ frac {(bc-1) (a +1) z \ mid} {\ mid c + 2}} + {\ frac {(ac-1) (b + 1) z \ mid} {\ mid c + 3}} + {\ frac {(bc- 2) (a + 2) z \ mid} {\ mid c + 4}} + \ cdots.}
mutta myös käyttämällä että 2 F 1 (0, b , c ; z ) = 1 ja korvaamalla c + 1 , jonka c , erityistapaus
2F1(1,b;vs.;z)=1∣∣1-bz∣∣vs.+(b-vs.)z∣∣vs.+1-vs.(b+1)z∣∣vs.+2+2(b-vs.-1)z∣∣vs.+3-(vs.+1)(b+2)z∣∣vs.+4+⋯.{\ displaystyle {} _ {2} F_ {1} (1, b; c; z) = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {bz \ mid} {\ mid c }} + {\ frac {(bc) z \ mid} {\ mid c + 1}} - {\ frac {c (b + 1) z \ mid} {\ mid c + 2}} + {\ frac { 2 (bc-1) z \ mid} {\ mid c + 3}} - {\ frac {(c + 1) (b + 2) z \ mid} {\ mid c + 4}} + \ cdots.}
Lähentyminen
Tässä osassa jätetään pois tapaus, jossa jotkut parametrit ovat negatiivisia tai nolla kokonaislukuja, koska tässä tapauksessa joko hypergeometrisiä sarjoja ei ole määritelty tai ne ovat polynomeja ja sitten jatkuva osa on äärellinen. Poissulkemme myös muita triviaalisia poikkeuksia.
Toiminnot 0 F 1 ja 1 F 1 ovat kokonaislukuja siksi niiden osamäärät ovat meromorphic . Saadut jatkuvat fraktiot yhtyvät tasaisesti mihin tahansa kompleksin tason rajattuun suljettuun osaan, joka ei sisällä mitään tämän toiminnon napoista .
Suppenemissäde sarjan 2 F 1 on yhtä suuri kuin 1 siksi niiden osamäärät ovat meromorphic on auki yksikkö levy . Saadut jatkuvat fraktiot yhtyvät tasaisesti kaikilla rajoitetuilla suljetuilla suljetuilla, jotka sisältyvät tähän levyyn eivätkä sisällä mitään napoja. Levyn ulkopuolella, jatkuva osa edustaa analyyttinen jatkaminen funktion kompleksitasossa vaille todellinen puoli-line [1, + ∞ [ . Useimmiten piste 1 on haarapiste ja puoliviiva [1, + ∞ [ on haara leikattu tälle toiminnolle.
Esimerkkejä sovelluksista
Sovellukset 0 F 1
- Täten löydämme Lambertin jatkuvat murtoluvut hyperbolisille tangentti- ja tangenttitoiminnoille (katso Diophantine-approksimaatiota käsittelevän artikkelin § "Irrationality" ):tanh(z)=sinh(z)cosh(z)=z0F1(;32;z24)0F1(;12;z24)=z2 0F1(;12+1;z24)120F1(;12;z24)=z2∣∣12+z24∣∣12+1+z24∣∣12+2+z24∣∣12+3+⋯=z∣∣1+z2∣∣3+z2∣∣5+z2∣∣7+⋯{\ displaystyle {\ begin {tasattu} \ tanh (z) & = {\ frac {\ sinh (z)} {\ cosh (z)}} = {\ frac {z \, _ {0} F_ {1} (; {\ tfrac {3} {2}}; {\ tfrac {z ^ {2}} {4}})} {\, _ {0} F_ {1} (; {\ tfrac {1} {2 }}; {\ tfrac {z ^ {2}} {4}})}}} = {\ frac {z} {2}} ~ {\ frac {{} _ {0} F_ {1} (; {\ tfrac {1} {2}} + 1; {\ tfrac {z ^ {2}} {4}})} {{\ tfrac {1} {2}} \, _ {0} F_ {1} (; {\ tfrac {1} {2}}; {\ tfrac {z ^ {2}} {4}})}}} \\ & = {\ frac {{\ frac {z} {2}} \ mid} { \ mid {\ tfrac {1} {2}}}} + {\ frac {{\ tfrac {z ^ {2}} {4}} \ mid} {\ mid {\ tfrac {1} {2}} + 1}} + {\ frac {{\ tfrac {z ^ {2}} {4}} \ mid} {\ mid {\ tfrac {1} {2}} + 2}} + {\ frac {{\ tfrac {z ^ {2}} {4}} \ mid} {\ mid {\ tfrac {1} {2}} + 3}} + \ cdots \\ & = {\ frac {z \ mid} {\ mid 1 }} + {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 3}} + {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 5}} + {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 7}} + \ cdots \ end {tasattu}}}(jota muutaman muunnoksen jälkeen voidaan käyttää e: n jatkuvan osan määrittämiseen );rusketus(z)=-itanh(iz)=z∣∣1-z2∣∣3-z2∣∣5-z2∣∣7-⋯.{\ displaystyle \ tan (z) = - {\ rm {i}} \ tanh ({\ rm {i}} z) = {\ frac {z \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 3}} - {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 5}} - {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 7} } - \ cdots.}
- Besselin funktion J α voidaan kirjoittaaJa(z)=(12z)aΓ(a+1)0F1(;a+1;-z24).{\ displaystyle J _ {\ alpha} (z) = {\ frac {({\ tfrac {1} {2}} z) ^ {\ alpha}} {\ Gamma (\ alfa +1)}} \, _ {0} F_ {1} (; \ alpha +1; - {\ frac {z ^ {2}} {4}}).}Tästä seuraa, että monimutkaisia z ,
Ja(z)Ja-1(z)=zΓ(a)2Γ(a+1)0F1(;a+1;-z24)0F1(;a;-z24)=z20F1(;a+1;-z24)a0F1(;a;-z24)=z2∣∣a-z24∣∣a+1-z24∣∣a+2-z24∣∣a+3-⋯=z∣∣2a-z2∣∣2(a+1)-z2∣∣2(a+2)-z2∣∣2(a+3)-⋯.{\ displaystyle {\ begin {tasattu} {\ frac {J _ {\ alpha} (z)} {J _ {\ alpha -1} (z)}} & = {\ frac {z \ Gamma (\ alfa) } {2 \ Gamma (\ alfa +1)}} {\ frac {\, _ {0} F_ {1} (; \ alfa +1; - {\ frac {z ^ {2}} {4}}) } {{} _ {0} F_ {1} (; \ alpha; - {\ frac {z ^ {2}} {4}})}} = {\ frac {z} {2}} {\ frac { \, _ {0} F_ {1} (; \ alfa +1; - {\ frac {z ^ {2}} {4}})} {\ alpha \, _ {0} F_ {1} (; \ alfa; - {\ frac {z ^ {2}} {4}})}}} \\ & = {\ frac {{\ frac {z} {2}} \ kesk} {\ keski \ alpha}} - { \ frac {{\ frac {z ^ {2}} {4}} \ mid} {\ mid \ alpha +1}} - {\ frac {{\ frac {z ^ {2}} {4}} \ mid } {\ mid \ alpha +2}} - {\ frac {{\ frac {z ^ {2}} {4}} \ mid} {\ mid \ alpha +3}} - \ cdots \\ & = {\ frac {z \ mid} {\ mid 2 \ alpha}} - {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid 2 (\ alpha +1)}} - {\ frac {z ^ {2} \ puolivälissä} {\ keskellä 2 (\ alfa +2)}} - {\ frac {z ^ {2} \ keskellä {{keskellä 2 (\ alfa +3)}} - \ cdots. \ loppu {tasattu}}}
Hakemukset kohdassa 1 F 1
- Eksponentiaalinen funktio kehittyyez=1F1(1;1;z)=1∣∣1-z∣∣1+z∣∣2-z∣∣3+2z∣∣4-2z∣∣5+⋯.{\ displaystyle {\ rm {e}} ^ {z} = {} _ {1} F_ {1} (1; 1; z) = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {z \ mid} {\ mid 2}} - {\ frac {z \ mid} {\ mid 3}} + {\ frac {2z \ mid } {\ mid 4}} - {\ frac {2z \ mid} {\ mid 5}} + \ cdots.}
- Virhe toiminto erf kehittää, sillä monimutkaisia z , vuonnaπ2ez2erf(z)=1F1(1;32;z2)=z∣∣1-z2∣∣32+z2∣∣52-32z2∣∣72+2z2∣∣92-52z2∣∣112+3z2∣∣132-72z2∣∣152+⋯.{\ displaystyle {\ frac {\ sqrt {\ pi}} {2}} {\ rm {e}} ^ {z ^ {2}} {\ rm {erf}} (z) = \, _ {1} F_ {1} (1; {\ tfrac {3} {2}}; z ^ {2}) = {\ frac {z \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid {\ frac {3} {2}}}} + {\ frac {z ^ {2} \ mid} {\ mid {\ frac {5} {2}}}} - {\ frac { {\ frac {3} {2}} z ^ {2} \ mid} {\ mid {\ frac {7} {2}}}} + {\ frac {2z ^ {2} \ mid} {\ mid { \ frac {9} {2}}}} - {\ frac {{\ frac {5} {2}} z ^ {2} \ mid} {\ mid {\ frac {11} {2}}}} + {\ frac {3z ^ {2} \ mid} {\ mid {\ frac {13} {2}}}} - {\ frac {{\ frac {7} {2}} z ^ {2} \ mid} {\ keskellä {\ frac {15} {2}}}} + \ cdots.}
- Voimme kehittää samalla tavalla Fresnel-funktiot , Dawsonin toiminnot ja epätäydelliset gammatoiminnot γ ( s , z ) ja Γ ( s , z ) .
Sovellukset kohdassa 2 F 1
- Of(1-z)-b=1F0(b;;z)=2F1(1,b;1;z){\ displaystyle (1-z) ^ {- b} = \, _ {1} F_ {0} (b ;; z) = \, _ {2} F_ {1} (1, b; 1; z) }( binomi-sarjan muunnos (1 + z ) α ) päätämme(1-z)-b=1∣∣1-bz∣∣1+(b-1)z∣∣2-(b+1)z∣∣3+2(b-2)z∣∣4-2(b+2)z∣∣5+⋯{\ displaystyle (1-z) ^ {- b} = {\ frac {1 \ mid} {\ mid 1}} - {\ frac {bz \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {(b -1) z \ mid} {\ mid 2}} - {\ frac {(b + 1) z \ mid} {\ mid 3}} + {\ frac {2 (b-2) z \ mid} {\ puolivälissä 4}} - {\ frac {2 (b + 2) z \ mid} {\ mid 5}} + \ cdots}sekä seuraava funktion kaaren tangentin lauseke :arktaani(z)=z2F1(12,1;32;-z2)=z∣∣1+(1z)2∣∣3+(2z)2∣∣5+(3z)2∣∣7+(4z)2∣∣9+⋯,{\ displaystyle \ arctan (z) = z \, _ {2} F_ {1} ({\ tfrac {1} {2}}, 1; {\ tfrac {3} {2}}; - z ^ {2 }) = {\ frac {z \ mid} {\ mid 1}} + {\ frac {(1z) ^ {2} \ mid} {\ mid 3}} + {\ frac {(2z) ^ {2} \ mid} {\ mid 5}} + {\ frac {(3z) ^ {2} \ mid} {\ mid 7}} + {\ frac {(4z) ^ {2} \ mid} {\ mid 9} } + \ cdots,}joka lähentyy monimutkaisessa tasossa, joka on riistetty kahdelta puolilinjalta] –∞, –1] i ja [1, + ∞ [i puhtaasta kuvitteellisesta akselista ( i ja −i ovat haarapisteitä ). Tämä lähentyminen on melko nopea arvolla z = 1 , mikä antaa likimääräisen π / 4 - 7 desimaalin tarkkuuden yhdeksännestä pienennetystä (kun taas Brounckerin kaavalla tarvitaan yli miljoona termiä samaan tarkkuuteen).
- Voimme kehittää samalla tavalla esimerkiksi luonnollisen logaritmin ja funktion kaaren sinin .
Huomautuksia ja viitteitä
(fr) Tämä artikkeli on osittain tai kokonaan otettu
englanninkielisestä Wikipedia- artikkelista
" Gaussin jatkuva osa " ( katso luettelo kirjoittajista ) .
-
(sisään) Hubert Stanley Wall (sisään) , jatkuvien fraktioiden analyyttinen teoria , AMS ,2000( 1 st ed. 1948), 433 s. ( ISBN 978-0-8218-2106-0 ) , s. 349.
-
(in) William B. Jones ja WJ Thron , jatkuu Fraktiot: Analyyttinen Theory and Applications , Addison-Wesley , ai. "Encyclopedia of Mathematics ja sen sovellukset" ( n o 11),1980( ISBN 978-0-201-13510-7 ) , s. 5.
-
(La) CF Gauss , " Disquisitiones generales circa seriem infinitam: Sectio secunda - Fractiones continuae " , Commentationes Societatis Regiae Scientiarum Gottingensis latestiores ,1813, s. 13-17 ( lue verkossa ).
-
B. Riemannin, kehittämisestä osamäärä kahden hypergeometrisen sarjaa äärettömän jatkuvassa murto , 1863 - tuotantoonsa de Riemannin, 1873, 2 nd ed., S 424 (postuuminen fragmentti - alkuperäinen nimi: (it) “ Sullo svolgimento del quoziente di due serie ipergeometriche in frazione continua infinita ”).
-
(de) LW Thomé , " Über die Kettenbruchentwicklung des Gauss schen Quotienten ... " , J. kuningatar angew. Matematiikka. , voi. 67,1867, s. 299-309 ( lue verkossa ).
-
(sisään) EB Van Vleck , " Gaussin jatkuvan jakeen ja muiden jatkuvien jakeiden lähentymisestä " , Annals of Mathematics , voi. 3,1901, s. 1-18 ( DOI 10.2307 / 1967627 ).
-
Jones ja Thron 1980 , s. 206.
-
Seinä 2000 , s. 339.
-
(mistä) Oskar Perron , Die Lehre von den Kettenbrüchen , Teubner,1913( lue verkossa ) , "§ 64: Beispiele - Die Kettenbrüche von Gauss und Heine" , s. 343-354.
-
Vastaava muoto, joka on annettu julkaisussa Gauss 1813 , s. 16, esiintyy artikkelin §: ssä ”Ensimmäisen tyypin jatkuva murtoluku” eksponenttifunktion Padé-likiarvoista .
-
Jones ja Thron 1980 , s. 208.
-
Seinä 2000 , s. 343.
-
Jones ja Thron 1980 , s. 202.
Katso myös
Ulkoinen linkki
(en) Eric W. Weisstein , ” Gaussin jatkuva murtoluku ” , MathWorldissa
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">