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Tanc 函数


Tanc
TancReIm
TancContours

sinc 函数 类似,定义 tanc 函数为

 tanc(z)={(tanz)/z   for z!=0; 1   for z=0.
(1)

由于 tanz/z 不是一个 基数函数,与 sinc 函数 的“类比”是功能结构上的,而不是数学性质上的。可能存在比此处引入的 tanc(z) 更好的术语,尽管似乎以前没有给这个函数分配名称。

导数 由下式给出

 (dtanc(z))/(dz)=(sec^2z)/z-(tanz)/(z^2).
(2)

不定积分 显然不能用 闭合形式,以传统定义的函数表示。

TancRoots

此函数常出现在物理学问题中,在这些问题中,需要确定 x 的值,使得 tanx=x,即 tanc(x)=1。这是一个超越方程,其前几个解在下表中给出,并在上面进行了说明。

nOEIS
00
1A1153654.4934094579090641753...
27.7252518369377071642...
310.904121659428899827...
414.066193912831473480...
517.220755271930768739...

这些解的第一个可以用闭合形式给出,如下所示

 r_1=j_(3/2,1),
(3)

其中 j_(n,k)第一类贝塞尔函数 J_n(x) 的第 k 个正根。

正解可以显式地写成级数形式为

 x=q-q^(-1)-2/3q^(-3)-(13)/(15)q^(-5)-(146)/(105)q^(-7)-...
(4)

(OEIS A079330A088989),其中 q^(-1) 中的级数可以通过 级数反演 找到,针对 x+cotx 的级数和

 q=1/2(2k+1)pi
(5)

对于 k正整数 (D. W. Cantrell, 私人通讯, 1 月 3 日, 2003)。在实践中,级数的前三项通常足以获得近似解。

TancIntegers

由于 tanxpi/2 的奇数倍数处的垂直渐近线,这个函数远不如 sinc 函数 表现良好,即使当 x->infty 时也是如此。上面的图显示了整数 ntanc(n)。给出 tanc(n) 增量最小值的 n 值是 n=2, 11, 1317811389848379909481978463177998812826691414678853402757616, ...(OEIS A079331), 对应于 -1.09252, -20.541, -54.5197, -74.7721, .... 类似地,给出 tanc(n) 增量最大值的 n 值是 n=1, 122925461, 534483448, 3083975227, 214112296674652, ... (OEIS A079332), 对应于 1.55741, 2.65934, 3.58205, 4.3311, 18.0078, 18.0566, 556.306, ... (D. W. Cantrell, 私人通讯, 1 月 3 日, 2002)。下表 (P. Carmody, 私人通讯, 11 月 21 日, 2003) 将这些结果扩展到连分数的第 194,000 项。所有这些极值都对应于 pi/2 的连分数展开式的分子。此外,由于它们必须接近 pi/2 的奇数倍数,以便 tanx 很大,因此相应的分母必须是奇数。 tanc(n) 的值与连分数展开式中后续项的值之间也存在非常强的相关性 (即,那里的高值意味着先前的收敛值是对 pi/2 的良好近似)。

最小值收敛值最大值
11.55741
-1.092522
-20.5414
152.659341
173.582052
194.331096
2918.007800
-54.519653118
-74.772130136
23318.056613
315556.306227
-92.5732001134
-103.1601921568
-121.3453091718
-155.4449472154
-246.7448102468
-415.8048753230
37272750.202396
376310539.847388
-529.4461265187
-829.7124898872
-958.0071339768
-2534.64559911282
-5430.63461112284
1550324263.751532
-12702.23825724604
-43181.130288153396
156559228085.415076

最大值和最小值的序列几乎可以肯定地是无界的,但尚不知道如何证明这一事实。


另请参阅

du Bois-Reymond 常数, Sinc 函数, Sinhc 函数, 正切

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参考文献

Sloane, N. J. A. 序列 A079330, A088989, 和 A115365,出自 “整数序列在线百科全书”。

在 Wolfram|Alpha 上被引用

Tanc 函数

引用为

Weisstein, Eric W. "Tanc 函数。" 出自 MathWorld--一个 Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TancFunction.html

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