오일러-가우스 초기하함수2F1
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개요
- 초기하급수로서의 정의
\(\,_2F_1(a,b;c;z)=\sum_{n=0}^{\infty} \frac{(a)_n(b)_n}{(c)_nn!}z^n, |z|<1\)
Pochhammer 기호와 캐츠(Kac) 기호 항목 참조
- 적분표현
\(\,_2F_1(a,b;c;z)=\frac{\Gamma(c)}{\Gamma(c-a)\Gamma(a)}\int_0^1t^{a-1}(1-t)^{c-a-1}(1-zt)^{-b}\,dt\) - 초기하급수의 해석적확장을 통해 얻어진 함수를 초기하함수라 함
초기하급수로 표현되는 함수의 예
- 타원적분
\(K(k) =\frac{\pi}{2}\,_2F_1(\frac{1}{2},\frac{1}{2};1;k^2)\)
\(E(k) =\frac{\pi}{2}\,_2F_1(\frac{1}{2},-\frac{1}{2};1;k^2)\)
오일러의 항등식
\(_2F_1 (a,b;c;z) = (1-z)^{c-a-b}{}_2F_1 (c-a, c-b;c ; z)\)
\(_2F_1 (a,b;c;z) = (1-z)^{-a} {}_2F_1 (a, c-b;c ; \frac{z}{z-1})\)
contiguous 관계
- 두 초기하급수가 있을 때, 세 파라미터가 정수만큼 다른 경우 contiguous라 함
- 예
\(_2F_1(a,b;c;z)\)와 \(_2F_1(a\pm1,b;c;z)\)
\(_2F_1(a,b;c;z)\)와 \(_2F_1(a1,b;c\pm1;z)\) - \(_2F_1(a,b;c;z)\)와 contiguous 관계를 갖는 두 초기하급수가 있을 때, 이 세 초기하급수 사이에는 a,b,c,z를 계수로 갖는 선형종속 관계가 성립
\(a(z-1)F (a + 1, b; c; z) + (2a-c-az + bz)F(a, b; c; z) + (c - a)F(a - 1, b; c; z) = 0\)
\(aF(a + 1, b; c; z) - (c - 1)F (a, b; c - 1; z) + (c - a - 1)F (a, b; c; z) = 0\)
\(aF(a + 1, b; c; z) - bF(a, b + 1; c; z) + (b - a)F(a, b; c; z) = 0\)
피카드-Fuchs 미분방정식
- \(\,_2F_1(a,b;c;z)\) 는 다음 미분방정식의 해가 된다
\(z(1-z)\frac{d^2w}{dz^2}+(c-(a+b+1)z)\frac{dw}{dz}-abw = 0\) - 초기하 미분방정식(Hypergeometric differential equations) 참조
타원적분과 초기하급수
- 제1종타원적분 K (complete elliptic integral of the first kind)
[[제1종타원적분 K (complete elliptic integral of the first kind)|]]\(K(k) = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{d\theta}{\sqrt{1-k^2 \sin^2\theta}} = \int_0^{\frac{\pi}{2}}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(\frac{1}{2})_n}{n!} k^{2n}\sin^{2n}\theta{d\theta} \)
(증명)
\(\int_0^{\frac{\pi}{2}}\sin^{2n}\theta{d\theta}=\frac{\pi}{2}\frac{(\frac{1}{2})_n}{(1)_n}\) (감마함수) 이므로
\(K(k) = \frac{\pi}{2}\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(\frac{1}{2})_n(\frac{1}{2})_n}{n!(1)_n}k^{2n} = \frac{\pi}{2}\,_2F_1(\frac{1}{2},\frac{1}{2};1;k^2)\)
special values
\(\,_2F_1(a,b;c;1)=\dfrac{\Gamma(c)\,\Gamma(c-a-b)}{\Gamma(c-a)\Gamma(c-b)}\)
\(\frac{\pi}{2}\,_2F_1(\frac{1}{2},\frac{1}{2};1;\frac{1}{2})=K(\frac{1}{\sqrt{2}})=\frac{1}{4}B(1/4,1/4)=\frac{\Gamma(\frac{1}{4})^2}{4\sqrt{\pi}}=1.8540746773\cdots\)
재미있는 사실
역사
메모
관련된 항목들
수학용어번역
사전 형태의 자료
- http://ko.wikipedia.org/wiki/
- [1]http://en.wikipedia.org/wiki/hypergeometric_functions
- http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_hypergeometric_identities
- http://en.wikipedia.org/wiki/
- http://www.wolframalpha.com/input/?i=
- NIST Digital Library of Mathematical Functions
- The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences
expository articles
- On the Kummer Solutions of the Hypergeometric Equation
- Reese T. Prosser, The American Mathematical Monthly, Vol. 101, No. 6 (Jun. - Jul., 1994), pp. 535-543
- Ramanujan and hypergeometric and basic hypergeometric series
- R Askey 1990 Russ. Math. Surv. 45 37-86
관련논문
- On the contiguous relations of hypergeometric series
- Medhat A. Rakha, Adel K. Ibrahim, Journal of Computational and Applied Mathematics, Volume 192, Issue 2, 1 August 2006, Pages 396-410
- Transcendence of periods: the state of the art.
- M. Waldschmidt., Pure Appl. Math. Q. 2 (2006), 435-463.
- M. Waldschmidt., Pure Appl. Math. Q. 2 (2006), 435-463.
- Exceptional sets of hypergeometric series
- Natália Archinard, Journal of Number Theory Volume 101, Issue 2, August 2003, Pages 244-269
- Natália Archinard, Journal of Number Theory Volume 101, Issue 2, August 2003, Pages 244-269
- Special values of the hypergeometric series III
- Joyce, G. S.; Zucker, I. J., Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society (2002), 133 : 213-222
- Special values of the hypergeometric series II
- Joyce, G. S.; Zucker, I. J., Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society (2001), 131 : 309-319
- Special values of the hypergeometric series
- Joyce, G. S.; Zucker, I. J., Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society (1991) volume: 109 issue: 2 page: 257
- Werte hypergeometrischer funktionen
- Jürgen Wolfart, Inventiones Mathematicae Volume 92, Number 1 / 1988년 2월
관련도서 및 추천도서
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