いくつかの基本的な特性 のためにα > 0 {\displaystyle \alpha >0} ミッタッグ=レフラー関数E α 、 β ( z ) {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }(z)} は順序 の完全な関数です1 / α {\displaystyle 1/\alpha } 、タイプ 1 {\displaystyle 1} 任意の値に対してβ {\displaystyle \beta } ある意味では、ミッタッグ=レフラー関数はその次数で最も単純な整関数である 。E α ( z ) {\displaystyle E_{\alpha }(z)} は[ 5 ] : 50ですh E α ( θ ) = { コス ( θ α ) 、 のために | θ | ≤ 1 2 α π ; 0 、 さもないと 。 ${\displaystyle h_{E_{\alpha }}(\theta )={\begin{cases}\cos \left({\frac {\theta }{\alpha }}\right),&{\text{for }}|\theta |\leq {\frac {1}{2}}\alpha \pi }$ ;\\0,&{\text{その他}}.\end{cases}}} この結果は実際には次の場合に成り立ちますβ ≠ 1 {\displaystyle \beta \neq 1} また、いくつかの制限付きでβ {\displaystyle \beta } いつα = 1 {\displaystyle \alpha =1} [ 6 ] : 67
ミッタッグ=レフラー関数は再帰性を満たす([ 2 ] の定理5.1 )。
E α 、 β ( z ) = 1 z E α 、 β − α ( z ) − 1 z Γ ( β − α ) 、 {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }(z)={\frac {1}{z}}E_{\alpha ,\beta -\alpha }(z)-{\frac {1}{z\Gamma (\beta -\alpha )}},} これから、次の漸近展開 が成り立つ 。0 < α < 2 {\displaystyle 0<\alpha <2} そしてμ {\displaystyle \mu } 実在する π α 2 < μ < ミニ ( π 、 π α ) {\displaystyle {\frac {\pi \alpha }{2}}<\mu <\min(\pi ,\pi \alpha )} そしてすべてのN ∈ N * 、 N ≠ 1 {\displaystyle N\in \mathbb {N} ^{*},N\neq 1} すると、次の漸近展開を示すことができます([ 2 ] のセクション6 )。
-として| z | → + ∞ 、 | 引数 ( z ) | ≤ μ {\displaystyle \,|z|\to +\infty ,|{\text{arg}}(z)|\leq \mu } :
E α ( z ) = 1 α exp ( z 1 α ) − ∑ k = 1 N 1 z k Γ ( 1 − α k ) + O ( 1 z N + 1 ) {\displaystyle E_{\alpha }(z)={\frac {1}{\alpha }}\exp(z^{\frac {1}{\alpha }})-\sum \limits _{k=1}^{N}{\frac {1}{z^{k}\,\Gamma (1-\alpha k)}}+O\left({\frac {1}{z^{N+1}}}\right)} 、そして| z | → + ∞ 、 μ ≤ | 引数 ( z ) | ≤ π {\displaystyle \,|z|\to +\infty ,\mu \leq |{\text{arg}}(z)|\leq \pi } :
E α ( z ) = − ∑ k = 1 N 1 z k Γ ( 1 − α k ) + O ( 1 z N + 1 ) {\displaystyle E_{\alpha }(z)=-\sum \limits _{k=1}^{N}{\frac {1}{z^{k}\Gamma (1-\alpha k)}}+O\left({\frac {1}{z^{N+1}}}\right)} 。より単純な推定値は、順序と種類のおかげで、しばしば役立つことがあります。E α 、 β ( z ) {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }(z)} は1 / α {\displaystyle 1/\alpha } そして1 {\displaystyle 1} それぞれ: [ 6 ] : 62
| E α 、 β ( z ) | ≤ C exp ( σ | z | 1 / α ) {\displaystyle |E_{\alpha ,\beta }(z)|\leq C\exp \left(\sigma |z|^{1/\alpha }\right)} ポジティブなものC {\displaystyle C} そしてどんなσ > 1 {\displaystyle \sigma >1} 。
特別なケース のためにα = 0 {\displaystyle \alpha =0} 上記の級数は等比級数 のテイラー展開に 等しく、したがってE 0 、 β ( z ) = 1 Γ ( β ) 1 1 − z {\displaystyle E_{0,\beta }(z)={\frac {1}{\Gamma (\beta )}}{\frac {1}{1-z}}} 。
のためにα = 1 2 、 1 、 2 {\displaystyle \alpha ={\tfrac {1}{2}},1,2} 我々は以下を発見した:( [ 2 ] のセクション2 )
エラー関数 :
E 1 2 ( z ) = exp ( z 2 ) erfc ( − z ) 。 {\displaystyle E_{\frac {1}{2}}(z)=\exp(z^{2})\operatorname {erfc} (-z).} 指数関数 :
E 1 ( z ) = ∑ k = 0 ∞ z k Γ ( k + 1 ) = ∑ k = 0 ∞ z k k ! = exp ( z ) 。 {\displaystyle E_{1}(z)=\sum _{k=0}^{\infty }{\frac {z^{k}}{\Gamma (k+1)}}=\sum _{k=0}^{\infty }{\frac {z^{k}}{k!}}=\exp(z).} 双曲線関数 :
E 2 ( z ) = コッシュ ( z ) 、 そして E 2 ( − z 2 ) = コス ( z ) 。 {\displaystyle E_{2}(z)=\cosh({\sqrt {z}}),{\text{ and }}E_{2}(-z^{2})=\cos(z).} のためにβ = 2 {\displaystyle \beta =2} 、 我々は持っています
E 1 、 2 ( z ) = e z − 1 z 、 {\displaystyle E_{1,2}(z)={\frac {e^{z}-1}{z}},} E 2 、 2 ( z ) = シン ( z ) z 。 {\displaystyle E_{2,2}(z)={\frac {\sinh({\sqrt {z}})}{\sqrt {z}}}.} のためにα = 0 、 1 、 2 {\displaystyle \alpha =0,1,2} 積分
∫ 0 z E α ( − s 2 ) d s {\displaystyle \int _{0}^{z}E_{\alpha }(-s^{2})\,{\mathrm {d} }s} それぞれ以下を与える:アークタン ( z ) {\displaystyle \arctan(z)} 、π 2 erf ( z ) {\displaystyle {\tfrac {\sqrt {\pi }}{2}}\operatorname {erf} (z)} 、 罪 ( z ) {\displaystyle \sin(z)} 。
超幾何関数 :
のためにp ∈ N {\displaystyle p\in \mathbb {N} } 半整数パラメータの一般式p 2 {\displaystyle {\frac {p}{2}}} は
E p 2 ( z ) = 0 F p − 1 ( ; 1 p 、 2 p 、 。 。 。 、 p − 1 p ; z 2 p p ) + 2 p + 1 2 z p ! π 1 F 2 p − 1 ( 1 ; p + 2 2 p 、 p + 3 2 p 、 。 。 。 、 3 p 2 p ; z 2 p p ) {\displaystyle E_{\frac {p}{2}}(z)={}_{0}F_{p-1}{\bigg (};{\frac {1}{p}},{\frac {2}{p}},...,{\frac {p-1}{p}};{\frac {z^{2}}{p^{p}}}{\bigg )}+{\frac {2^{\frac {p+1}{2}}z}{p!{\sqrt {\pi }}}}{}_{1}F_{2p-1}{\bigg (}1;{\frac {p+2}{2p}},{\frac {p+3}{2p}},...,{\frac {3p}{2p}};{\frac {z^{2}}{p^{p}}}{\bigg )}} [ 7 ] 不完全なガンマ関数 :
のためにp ∈ N − { 1 } {\displaystyle p\in \mathbb {N} -\{1\}}
E 1 p ( z 1 p ) = e z [ 1 + ∑ n = 0 p − 1 γ ( 1 − n p 、 z ) Γ ( 1 − n p ) ] {\displaystyle E_{\frac {1}{p}}(z^{\frac {1}{p}})=e^{z}{\bigg [}1+\sum _{n=0}^{p-1}{\frac {\gamma (1-{\frac {n}{p}},z)}{\Gamma (1-{\frac {n}{p}})}}{\bigg ]}} [ 8 ] どこγ ( x 、 y ) {\displaystyle \gamma (x,y)} これは不完全ガンマ関数です。
ミッタッグ=レフラーの積分表現ミッタッグ=レフラー関数の積分表示は([ 2 ] の第6節)
E α 、 β ( z ) = 1 2 π 私 ∮ C t α − β e t t α − z d t 、 ℜ ( α ) > 0 、 ℜ ( β ) > 0 、 {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }(z)={\frac {1}{2\pi i}}\oint _{C}{\frac {t^{\alpha -\beta }e^{t}}{t^{\alpha }-z}}\,dt,\Re (\alpha )>0,\Re (\beta )>0,} 輪郭線がC {\displaystyle C} 開始および終了− ∞ {\displaystyle -\infty } そして、被積分関数の特異点や分岐点の周りを円を描く。
ラプラス変換 とミッタッグ=レフラー和 に関連する式は、 [ 2 ] の式(7.5)で、m = 0 {\displaystyle m=0} )
∫ 0 ∞ e − t z t β − 1 E α 、 β ( ± r t α ) d t = z α − β z α ∓ r 、 ℜ ( z ) > 0 、 ℜ ( α ) > 0 、 ℜ ( β ) > 0. {\displaystyle \int _{0}^{\infty }e^{-tz}t^{\beta -1}E_{\alpha ,\beta }(\pm r\,t^{\alpha })\,dt={\frac {z^{\alpha -\beta }}{z^{\alpha }\mp r}},\Re (z)>0,\Re (\alpha )>0,\Re (\beta )>0.} のために再 ( z 1 / α ) < 1 {\displaystyle \operatorname {Re} (z^{1/\alpha })<1} ミッタッグ=レフラー関数は積分恒等式を満たす。
1 1 − z = ∫ 0 ∞ e − u E α ( z u α ) d u 。 {\displaystyle {\frac {1}{1-z}}=\int _{0}^{\infty }e^{-u}E_{\alpha }(zu^{\alpha })\,du.} [ 9 ] のためにα > 0 {\displaystyle \alpha >0} 直線経路を用いたメリン・バーンズ積分表現は次のようになる。
E α ( z ) = 1 2 π 私 ∫ γ − 私 ∞ γ + 私 ∞ Γ ( s ) Γ ( 1 − s ) Γ ( 1 − α s ) ( − z ) − s d s 、 | 引数 z | < π {\displaystyle E_{\alpha }(z)={\frac {1}{2\pi i}}\int _{\gamma -i\infty }^{\gamma +i\infty }{\frac {\Gamma (s)\Gamma (1-s)}{\Gamma (1-\alpha s)}}(-z)^{-s}ds,|\arg {z}|<\pi } [ 10 ] これは一般化されたフォックス・ライト関数 で表すことができる。
E α ( z ) = 1 Ψ 1 [ ( 1 、 1 ) ( 1 、 α ) | z ] {\displaystyle E_{\alpha }(z)={}_{1}\Psi _{1}\left[{\begin{matrix}(1,1)\\(1,\alpha )\end{matrix}}{\bigg |}z\right]} そしてフォックスH関数 の観点から
E α ( z ) = H 1 、 2 1 、 1 [ − z | ( 0 、 1 ) ( 0 、 1 ) 、 ( 0 、 α ) ] {\displaystyle E_{\alpha }(z)=H_{1,2}^{1,1}\left[-z{\bigg |}{\begin{matrix}(0,1)\\(0,1),(0,\alpha )\end{matrix}}\right]}
3パラメータ一般化 3つのパラメータで特徴付けられる1つの一般化は、
E α 、 β γ ( z ) = ( 1 Γ ( γ ) ) ∑ k = 1 ∞ Γ ( γ + k ) z k k ! Γ ( α k + β ) 、 {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }^{\gamma }(z)=\left({\frac {1}{\Gamma (\gamma )}}\right)\sum \limits _{k=1}^{\infty }{\frac {\Gamma (\gamma +k)z^{k}}{k!\Gamma (\alpha k+\beta )}},}
どこα 、 β {\displaystyle \alpha ,\beta } そしてγ {\displaystyle \gamma } は複素パラメータであり、ℜ ( α ) > 0 {\displaystyle \Re (\alpha )>0} [ 6 ]
もう一つの一般化はプラバカール関数である。
E α 、 β γ ( z ) = ∑ k = 0 ∞ ( γ ) k z k k ! Γ ( α k + β ) 、 {\displaystyle E_{\alpha ,\beta }^{\gamma }(z)=\sum _{k=0}^{\infty }{\frac {(\gamma )_{k}z^{k}}{k!\Gamma (\alpha k+\beta )}},}
どこ( γ ) k {\displaystyle (\gamma )_{k}} はポッホハンマーのシンボル です。
参考文献 ↑ Mittag-Leffler, MG: Sur la nouvelle fonction E(x). CR Acad. Sci. Paris 137, 554–558 (1903)、およびその後数年間に発表されたいくつかの論文。 1 2 3 4 5 6 7 8 Haubold,HJ、Mathai,AM、Saxena,RK、 J Appl Math 2011、298628 ↑ Anders Wiman、Über den Fundamentalsatz in der Teorie [原文ママ] der FunktionenE 1 ( x ) {\displaystyle E_{a}(x)} 、Acta Math 29、191-201 (1905)。 ↑ ワイスタイン、エリック W. 「ミッターグ・レフラー関数」。mathworld.wolfram.com 。2019年9月11日 に取得 。 ↑ カートライト、ML(1962)。 積分関数 。ケンブリッジ大学出版局 。ISBN 052104586X 。1 2 3 Gorenflo, Rudolf; Kilbas, Anatoly A.; Mainardi, Francesco; Rogosin, Sergei V. (2014). Mittag-Leffler Functions, Related Topics and Applications: Theory and Applications . Springer Monographs in Mathematics. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi : 10.1007/978-3-662-43930-2 . ISBN 978-3-662-43929-6 。↑ ゴレンフロ、ルドルフ;キルバス、アナトリー A.;マイナルディ、フランチェスコ;ロゴシン、セルゲイ V. (2014). ミッタッグ=レフラー関数、関連トピックと応用 . Springer. p. 22. doi : 10.1007/978-3-662-43930-2 . ISBN 978-3-662-43929-6 。↑ ゴレンフロ、ルドルフ;キルバス、アナトリー A.;マイナルディ、フランチェスコ;ロゴシン、セルゲイ V. (2014). ミッタッグ=レフラー関数、関連トピックと応用 . Springer. p. 23. doi : 10.1007/978-3-662-43930-2 . ISBN 978-3-662-43929-6 。↑ ゴレンフロ、ルドルフ;キルバス、アナトリー A.;マイナルディ、フランチェスコ;ロゴシン、セルゲイ V. (2014). ミッタッグ=レフラー関数、関連トピックと応用 . Springer. p. 41. doi : 10.1007/978-3-662-43930-2 . ISBN 978-3-662-43929-6 。↑ ゴレンフロ、ルドルフ;キルバス、アナトリー A.;マイナルディ、フランチェスコ;ロゴシン、セルゲイ V. (2014). ミッタッグ=レフラー関数、関連トピックと応用 . Springer. p. 37. doi : 10.1007/978-3-662-43930-2 . ISBN 978-3-662-43929-6 。↑ Pritz, T. (2003). ポリマー減衰材料のための5パラメータ分数微分モデル。Journal of Sound and Vibration、265(5)、935-952。 ↑ Nonnenmacher, TF、& Glöckle, WG (1991)。機械的応力緩和のための分数モデル。Philosophical magazine letters、64(2)、89-93。 Gorenflo R.、Kilbas AA、Mainardi F.、Rogosin SV、Mittag-Leffler 関数、関連トピックおよびアプリケーション (Springer、ニューヨーク、2014 年) 443 ページISBN 978-3-662-43929-6 イゴール・ポドルブニー(1998)。「第1章」。分数微分方程式。分数微分、分数微分方程式、その解法、およびその応用に関する入門 。科学と工学における数学。アカデミック・プレス。ISBN 0-12-558840-2 。 カイ・ディートヘルム(2010)。「第4章」。分数階微分方程式の解析:カプート型微分演算子を用いた応用指向の解説 。 数学講義ノート。ハイデルベルクおよびニューヨーク:シュプリンガー・フェルラーク。ISBN 978-3-642-14573-5 。
外部リンク ミタグ・レフラー関数: MATLAB コード ミッタッグ=レフラーと安定乱数:連続時間ランダムウォークと時空間分数拡散方程式の確率的解法