指數積分

指數積分

在數學中,指數積分是函式的一種,它不能表示為初等函式,是特殊的不完全伽馬函式之一。

指數積分的定義

n階指數積分(Exponential Integral)為

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

對正整數n≥1, 與 之間的遞推關係為

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

當自變數為正實數且 時,函式 滿足如下不等式

指數積分 指數積分

一階指數積分

指數積分 指數積分

一階指數積分(虛數自變數)是自變數取純虛數時的積分(即式(1)中 )

指數積分 指數積分

該式也可以表示為如下等效形式

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

式中: 為歐拉一馬歇羅尼常數(Euler-Mascheroni constant):

指數積分 指數積分

三階指數積分

三階指數積分(實數自變數)是自變數為正實數的指數積分(即式(1)中n=3)為

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

這一函式可用來計算無限片狀分布聲源的輻射噪聲場。對所有 都有效的一個近似式(基於式(3))為

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

對於在區間 上取值的x,此近似式的最大相對誤差為2%。

正弦積分函式與餘弦積分函式

正弦積分函式(Sine Integral Function)與餘弦積分函式(Cosine Integral Function)分別為

指數積分 指數積分

指數積分 指數積分

這兩個函式與指數積分的關係如下

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

由此可得

指數積分 指數積分

這兩個函式的漸近值為

指數積分 指數積分

指數積分 指數積分

指數積分與其它函式的關係

與對數積分

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分
指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

指數積分與對數積分 的關係: ;另外一個有密切關係的函式: 可以延伸到負數: ;我們可以把兩個函式都用整函式來表示:

指數積分 指數積分

此函式的性質:

指數積分 指數積分

指數積分 指數積分

指數積分 指數積分

指數積分還可以推廣為: 。

導數

指數積分 指數積分
指數積分 指數積分
指數積分 指數積分

函式 與 的導數有以下簡單的關係: ;然而,這裡假設了n是整數;複數n的推廣還沒有在文獻中報導,雖然這種推廣是有可能的。

復變數的指數積分

指數積分 指數積分

從定義中可以看出,指數積分與三角積分之間的關係: 。

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