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魏尔斯特拉斯 Sigma 函数


WeierstrassSigmaReIm
WeierstrassSigmaContours

由以下定义的准周期函数

 d/(dz)lnsigma(z;g_2,g_3)=zeta(z;g_2,g_3),
(1)

其中 zeta(z;g_2,g_3)魏尔斯特拉斯 zeta 函数,并且

 lim_(z->0)(sigma(z))/z=1.
(2)

(与其他魏尔斯特拉斯椭圆函数的情况一样,不变量 g_2g_3 为了简洁起见经常被省略。)那么

 sigma(z)=zproduct_(m,n=-infty)^infty^'[(1-z/(Omega_(mn)))exp(z/(Omega_(mn))+(z^2)/(2Omega_(mn)^2))],
(3)

其中乘积中省略了 m=n=0 的项,并且 Omega_(mn)=2momega_1+2nomega_2

令人惊讶的是,sigma(1|1,i)/2,其中 sigma(z|omega_1,omega_2) 是具有半周期 omega_1omega_2 的魏尔斯特拉斯 sigma 函数,可以用 pi, eGamma(1/4) 表示的闭合形式表示。这个常数被称为魏尔斯特拉斯常数

此外,sigma(z) 满足

sigma(z+2omega_1)=-e^(2eta_1(z+omega_1))sigma(z)
(4)
sigma(z+2omega_2)=-e^(2eta_2(z+omega_2))sigma(z)
(5)

并且

 sigma_r(z)=(e^(-eta_rz)sigma(z+omega_r))/(sigma(omega_r))
(6)

对于 r=1, 2, 3。该函数在Wolfram 语言中实现为WeierstrassSigma[u, {g2, g3}]。

sigma(z) 可以用 雅可比 theta 函数表示,表达式为

 sigma(z|omega_1,omega_2)=(2omega_1)/(pitheta_1^')exp(-(nu^2theta_1^('''))/(6theta_1^'))theta_1(nu|(omega_2)/(omega_1)),
(7)

其中 nu=piz/(2omega_1),并且

eta_1=-(pi^2theta_1^('''))/(12omega_1theta_1^')
(8)
eta_2=-(pi^2omega_2theta_1^('''))/(12omega_1^2theta_1^')-(pii)/(2omega_1).
(9)

sigma(z) 有一个漂亮的级数展开式,由双重级数给出

 sigma(z)=sum_(m,n=0)^inftya_(mn)(1/2g_2)^m(2g_3)^n(z^(4m+6n+1))/((4m+6n+1)!),
(10)

其中 a_(00)=1,当任一下标为负数时 a_(mn)=0,其他值由递推关系给出

 a_(mn)=3(m+1)a_(m+1,n+1)+(16)/3(n+1)a_(m-2,n+1) 
 -1/3(2m+3n-1)(4m+6n-1)a_(m-1,n)
(11)

(Abramowitz and Stegun 1972, pp. 635-636)。下表给出了小 a_(mn) 系数在小的 mn 时的值。

n=0n=1n=2n=3
a_(0n)1-3-5414904
a_(1n)-1-184968502200
a_(2n)-9513257580162100440
a_(3n)693358820019960-9465715080
a_(4n)3212808945-376375410-4582619446320
a_(5n)160839-41843142-210469286736-1028311276281264

另请参阅

魏尔斯特拉斯常数, 魏尔斯特拉斯椭圆函数, 魏尔斯特拉斯 Zeta 函数

相关 Wolfram 站点

http://functions.wolfram.com/EllipticFunctions/WeierstrassSigma/, http://functions.wolfram.com/EllipticFunctions/WeierstrassSigma4/

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参考文献

Abramowitz, M. 和 Stegun, I. A. (Eds.). "魏尔斯特拉斯椭圆函数和相关函数。" Ch. 18 in 数学函数手册,包含公式、图表和数学表格,第 9 版。 New York: Dover, pp. 627-671, 1972.Brezhnev, Y. V. "单值化:关于 Burnside 曲线 y^2=x^5-x。" 2001 年 12 月 9 日。 http://arxiv.org/abs/math.CA/0111150.Knopp, K. "示例:魏尔斯特拉斯 sigma-函数。" §2d in 函数论,第一部分和第二部分,两卷合订本,第二部分。 New York: Dover, pp. 27-30, 1996.Tölke, F. "特殊魏尔斯特拉斯 Sigma 函数。" Ch. 9 in 实用函数理论,第三卷:雅可比椭圆函数,勒让德椭圆正规积分和特殊魏尔斯特拉斯 Zeta 和 Sigma 函数。 Berlin: Springer-Verlag, pp. 164-180, 1967.Whittaker, E. T. 和 Watson, G. N. "函数 sigma(z)。" §20.42 in 现代分析教程,第 4 版。 Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 447-448, 450-452, and 458-461, 1990.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

魏尔斯特拉斯 Sigma 函数

引用为

Weisstein, Eric W. "魏尔斯特拉斯 Sigma 函数。" 来自 MathWorld--一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/WeierstrassSigmaFunction.html

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