0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Polygamma Function

المؤلف:  Abramowitz, M. and "Polygamma Functions." §6.4 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: DoverStegun, I. A.

المصدر:  "Polygamma Functions." §6.4 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

23-5-2019

5494

+

-

20

Polygamma Function

Polygamma

A special function mostly commonly denoted psi_n(z)psi^((n))(z), or F_n(z-1) which is given by the (n+1)st derivative of the logarithm of the gamma function Gamma(z) (or, depending on the definition, of the factorial z!). This is equivalent to the nth normal derivative of the logarithmic derivative of Gamma(z) (or z!) and, in the former case, to the nth normal derivative of the digamma function psi_0(z). Because of this ambiguity in definition, two different notations are sometimes (but not always) used, namely

psi_n(z) = (d^(n+1))/(dz^(n+1))ln[Gamma(z)]

(1)

=

(2)

=

(3)

which, for n>0 can be written as

psi_n(z) = (-1)^(n+1)n!sum_(k=0)^(infty)1/((z+k)^(n+1))

(4)

= (-1)^(n+1)n!zeta(n+1,z),

(5)

where zeta(a,z) is the Hurwitz zeta function.

The alternate notation

 F_n(z)=(d^(n+1))/(dz^(n+1))lnz!

(6)

is sometimes used, with the two notations connected by

 psi_n(z)=F_n(z-1).

(7)

Unfortunately, Morse and Feshbach (1953) adopt a notation no longer in standard use in which Morse and Feshbach's "psi_n(z)" is equal to psi_(n-1)(z) in the usual notation. Also note that the function psi_0(z) is equivalent to the digamma function Psi(z) and psi_1(z) is sometimes known as the trigamma function.

psi_n(z) is implemented in the Wolfram Language as PolyGamma[nz] for positive integer n. In fact, PolyGamma[nuz] is supported for all complex nu (Grossman 1976; Espinosa and Moll 2004).

The polygamma function obeys the recurrence relation

 psi_n(z+1)=psi_n(z)+(-1)^nn!z^(-n-1),

(8)

the reflection formula

 psi_n(1-z)+(-1)^(n+1)psi_n(z)=(-1)^npi(d^n)/(dz^n)cot(piz),

(9)

and the multiplication formula,

 psi_n(mz)=delta_(n0)lnm+1/(m^(n+1))sum_(k=0)^(m-1)psi_n(z+k/m),

(10)

where delta_(mn) is the Kronecker delta.

The polygamma function is related to the Riemann zeta function zeta(s) and the generalized harmonic numbers H_(z-1)^((n+1))by

 psi_n(z)=(-1)^(n+1)n![zeta(n+1)-H_(z-1)^((n+1))]

(11)

for n=1, 2, ..., and in terms of the Hurwitz zeta function zeta(s,a) as

 psi_n(z)=(-1)^(n+1)n!zeta(n+1,z).

(12)

The Euler-Mascheroni constant is a special value of the digamma function psi_0(x), with

gamma =

(13)

= -psi_0(1).

(14)

In general, special values for integral indices are given by

psi_n(1) = (-1)^(n+1)n!zeta(n+1)

(15)

psi_n(1/2) = (-1)^(n+1)n!(2^(n+1)-1)zeta(n+1),

(16)

giving the digamma function, trigamma function, and tetragamma function identities

psi_1(1/2) = 1/2pi^2

(17)

psi_1(1) = zeta(2)

(18)

= 1/6pi^2

(19)

psi_2(1) = -2zeta(3)

(20)

psi_3(1/2) = pi^4,

(21)

and so on.

The polygamma function can be expressed in terms of Clausen functions for rational arguments and integer indices. Special cases are given by

psi_1(1/3) = 2/3pi^2+3sqrt(3)Cl_2(2/3pi)

(22)

psi_1(2/3) = 2/3pi^2-3sqrt(3)Cl_2(2/3pi)

(23)

psi_1(1/4) = pi^2+8K

(24)

psi_1(3/4) = pi^2-8K

(25)

psi_2(1/2) = -14zeta(3)

(26)

psi_2(1/3) = -(4pi^3)/(3sqrt(3))-18Cl_3(0)+18Cl_3(2/3pi)

(27)

psi_2(2/3) = (4pi^3)/(3sqrt(3))-18Cl_3(0)+18Cl_3(2/3pi)

(28)

psi_2(1/4) = -2pi^3-56zeta(3)

(29)

psi_2(3/4) = 2pi^3-56zeta(3)

(30)

psi_2(1/6) = -182zeta(3)-4sqrt(3)pi^3

(31)

psi_2(5/6) = -182zeta(3)+4sqrt(3)pi^3

(32)

psi_3(1/3) = 8/3pi^4+162sqrt(3)Cl_4(2/3pi)

(33)

psi_3(2/3) = 8/3pi^4-162sqrt(3)Cl_4(2/3pi)

(34)

psi_3(1/4) = 8pi^4+768beta(4)

(35)

psi_3(3/4) = 8pi^4-768beta(4),

(36)

where K is Catalan's constant, zeta(z) is the Riemann zeta function, and beta(z) is the Dirichlet beta function.


 

REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Polygamma Functions." §6.4 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 260, 1972.

Adamchik, V. S. "Polygamma Functions of Negative Order." J. Comput. Appl. Math. 100, 191-199, 1999.

Arfken, G. "Digamma and Polygamma Functions." §10.2 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 549-555, 1985.

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks: Part I. New York: Springer-Verlag, p. 163, 1985.

Davis, H. T. Tables of the Higher Mathematical Functions. Bloomington, IN: Principia Press, 1933.

Espinosa, O. and Moll, V. H. "A Generalized Polygamma Function." Integral Trans. Special Func. 15, 101-115, 2004.

Grossman, N. "Polygamma Functions of Arbitrary Order." SIAM J. Math. Anal. 7, 366-372, 1976.

Hansen, E. R. A Table of Series and Products. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1975.

Kölbig, K. S. "The Polygamma Function psi_k(x) for x=1/4 and x=3/4." J. Comp. Appl. Math. 75, 43-46, 1996.

Kölbig, K. S. "The Polygamma Function and the Derivatives of the Cotangent Function for Rational Arguments." Report CN/96/5. CERN Computing and Networks Division, 1996.

Morse, P. M. and Feshbach, H. Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 422-424, 1953.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد