一、Γ(z)的解析开拓积分式:
1、Γ(z)的原始定义:
Γ(z)=∫(0,∞)tz-1e-tdt,(ReZ>0)
2、Γ(z)的基本性质:Γ(z+1)=zΓ(z)
证明:(ReZ>0)
Γ(z+1)=∫(0,∞)tze-tdt=-∫(0,∞)tzde-t
=-│tze-t│(0,∞)+z∫(0,∞)tz-1e-tdt
=zΓ(z) 得证
(注意:分部积分的第一部分等于零,是推导其基本性质的关键。)
3、(-1<ReZ<0)的情况:
Γ(z+1)=∫(0,∞)tze-tdt=-∫(0,∞)tzd(e-t-A)
=-│tz(e-t-A)│(0,∞)+z∫(0,∞)tz-1(e-t-A)dt.
当A=1时,分部积分的第一部分等于零。由Γ(z+1)=zΓ(z)得到:
Γ(z)=∫(0,∞)tz-1(e-t-1)dt.
4、(-2<ReZ<-1)的情况:
Γ(z+1)=∫(0,∞)tz(e-t-1)dt=-∫(0,∞)tzd(e-t+t-A)
=-│tz(e-t+t-A)│(0,∞)+z∫(0,∞)tz-1(e-t+t-A)dt.
当A=1时,分部积分的第一部分等于零。由Γ(z+1)=zΓ(z)得到:
Γ(z)=∫(0,∞)tz-1(e-t+t-1)dt.
5、依此类推,取N=『-ReZ』为小于(-ReZ)的最大整数,于是得到Γ(z)的解析开拓积分式:
Γ(z)=∫(0,∞)tz-1[e-t-Σ(1/k!)(-t)k]dt.
其中,k=0、1、···、N。当N为负整数时,Σ(1/k!)(-t)k为零。
二、H(k,z)的解析开拓积分式:
1、H(k,z)的原始定义:
H(k,z)=∫(0,∞)tz-1(et+1)-kdt,(ReZ>0,k为正整数)
2、H(k,z)的基本性质:
H(k,z+1)-H(k+1,z+1)=(z/k)H(k,z).
证明:(ReZ>0)
k[H(k,z+1)-H(k+1,z+1)]
=k∫(0,∞)tz(et+1)-kdt-k∫(0,∞)tz(et+1)-k-1dt
=k∫(0,∞)tzet(et+1)-k-1dt=-∫(0,∞)tzd(et+1)-k
=-│tz(et+1)-k│(0,∞)+z∫(0,∞)tz-1(et+1)-kdt.
=zH(k,z),得证
3、当(-1<ReZ<0)时,
k[H(k,z+1)-H(k+1,z+1)]=k∫(0,∞)tzet(et+1)-k-1dt
=-∫(0,∞)tzd[(et+1)-k-A]
=-│tz[(et+1)-k-A]│(0,∞)+z∫(0,∞)tz-1[(et+1)-k-A]dt.
当A=2-k时,分部积分的第一部分等于零。由基本性质得到:
H(k,z)=∫(0,∞)tz-1[(et+1)-k-2-k]dt.
4、当(-2<ReZ<-1)时,
k[H(k,z+1)-H(k+1,z+1)]
=k∫(0,∞)tz[(et+1)-k-2-k]dt-k∫(0,∞)tz[(et+1)-k-1-2-k-1]dt
=k∫(0,∞)tz[et(et+1)-k-1-2-k-1]dt
=-∫(0,∞)tzd[(et+1)-k+2-k-1kt-A]
=-│tz[(et+1)-k+2-k-1kt-A]│(0,∞)+z∫(0,∞)[tz-1[(et+1)-k+2-k-1kt-A]dt.
当A=2-k时,分部积分的第一部分等于零。由基本性质得到:
H(k,z)=∫(0,∞)tz-1[(et+1)-k+2-k-1kt-2-k]dt.
5、依此类推,取N=『-ReZ』为小于(-ReZ)的最大整数,于是得到H(k,z)的解析开拓积分式:
H(k,z)=∫(0,∞)tz-1[(et+1)-k-A(t)]dt.
其中,A(t)为(et+1)-k关于t的幂级数N次项及前的和。
三、解析开拓李氏定理:
u(x)是关于ex的真分式,且在(0,∞)内无奇点。
广义定积分∫(0,∞)xz-1u(x)dx,当ReZ≤n时,发散;
当ReZ>n时,收敛,且有基本性质:z∫(0,∞)xz-1u(x)dx=∫(0,∞)xzu'(x)dx。
取N=『-ReZ』为小于(-ReZ)的最大整数, 则解析开拓的积分式为:
∫(0,∞)xz-1[u(x)-A(x)]dx
其中,A(x)为u(x)关于x幂级数N次项及前的和,即从(-n)次项到N次项的和。当N<(-n)时,A(x)=0.
四、ζ(z)、η(z)、ω(z)、ε(z)的解析开拓积分式:
(一)ζ(z)、η(z)、ω(z)、ε(z)的原始定义:
(1)ζ(z)=1+2-z+3-z+4-z+······ (ReZ>1)
(2)η(z)=1-2-z+3-z-4-z+ ······ (ReZ>0)
(3)ω(z)=1+3-z+5-z+7-z+ ··· ···(ReZ>1)
(4)ε(z)=1-3-z+5-z-7-z+ ······ (ReZ>0)
(二)ζ(z)、η(z)、ω(z)的全定义关系式:
(1)η(z)=(1-21-z)ζ(z),
(2)ω(z)=(1-2-z)ζ(z),
(3)2ω(z)=η(z)+ζ(z).
(三)ζ(z)、η(z)、ω(z)、ε(z)的原始定义积分式:
(1)Γ(z)ζ(z)=∫(0,∞)tz-1(et-1)-1dt,(ReZ>1)
(2)Γ(z)η(z)=∫(0,∞)tz-1(et+1)-1dt,(ReZ>0)
(3)Γ(z)ω(z)=∫(0,∞)tz-1et(e2t-1)-1dt.(ReZ>1)
(4)Γ(z)ε(z)=∫(0,∞)tz-1et(e2t+1)-1dt.(ReZ>0)
(四)ζ(z)、η(z)、ω(z)、ε(z)的解析开拓积分式:
取N=『-ReZ』为小于(-ReZ)的最大整数,由解析开拓定理可得到ζ(z)、η(z)、ω(z)、ε(z)的解析开拓积分式:
1、Γ(z)ζ(z)=∫(0,∞)tz-1{(et-1)-1-∑[Bk(0)/(k!)]tk-1}dt,
其中,k=0、1、·····、N+1,Bk(0)为伯努利数;
2、Γ(z)η(z)=∫(0,∞)tz-1{(et+1)-1-2-1∑[Ek(0)/(k!)]tk}dt,
其中,k=0、1、·····、N,Ek(0)为旧欧拉数;
3、Γ(z)ω(z)=∫(0,∞)tz-1{et(e2t-1)-1-∑[Bk(1/2)/(k!)](2t)k-1}dt,
其中,k=0、1、·····、N+1,Bk(1/2)为伯努利多项式Bk(x)的值(x=1/2);
4、Γ(z)ε(z)=∫(0,∞)tz-1{et(e2t+1)-1-2-1∑[Ek(1/2)/(k!)](2t)k}dt.
其中,k=0、1、·····、N,Ek(1/2)为欧拉多项式Ek(x)的值(x=1/2)。
5、Bk(0)、Ek(0)、Bk(1/2)的三者关系:
Bk(1/2)=(21-k-1)Bk(0),
kEk-1(0)=(2-21+k)Bk(0).
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