巴尼斯G函数

✍ dations ◷ 2025-08-06 11:29:23 #数论,伽玛及相关函数

巴尼斯G函数是超级阶乘函数在复数上的扩展。它与Γ函数、K函数以及格莱舍常数(Glaisher constant)有关。以数学家欧尼斯特·巴尼斯(Ernest William Barnes)的名字命名。

巴尼斯G函数可以通用魏尔施特拉斯分解定理的形式定义为:

其中,γ表示欧拉-马歇罗尼常数。

巴尼斯G函数满足差分方程

特殊地,G(1)=1. 从此方程可推出G取整数自变量时有:

因此,

其中, Γ ( n ) {\displaystyle \Gamma (n)} 表示Γ函数, K ( n ) {\displaystyle K(n)} 表示K函数。

另外,在满足条件 d 3 d x 3 G ( x ) 0 {\displaystyle {\frac {d^{3}}{dx^{3}}}G(x)\geq 0} 时,差分方程唯一确定一个G函数。.

由G函数的差分方程和Γ函数的函数方程可以得到(由Hermann Kinkelin提出):

与Γ函数一样,G函数也有其乘法公式: G ( n z ) = K ( n ) n n 2 z 2 / 2 n z ( 2 π ) n 2 n 2 z i = 0 n 1 j = 0 n 1 G ( z + i + j n ) . {\displaystyle G(nz)=K(n)n^{n^{2}z^{2}/2-nz}(2\pi )^{-{\frac {n^{2}-n}{2}}z}\prod _{i=0}^{n-1}\prod _{j=0}^{n-1}G\left(z+{\frac {i+j}{n}}\right).}

其中K是一个常数,定义为:

其中 ζ {\displaystyle \zeta ^{\prime }} 表示黎曼ζ函数的导函数, A {\displaystyle A} 则表示为格莱舍常数。

log G ( z + 1 ) {\displaystyle \log \,G(z+1)} 可渐近展开为(由巴尼斯提出):

其中 B k {\displaystyle B_{k}} 为伯努利数, A {\displaystyle A} 为格莱舍常数。(需要注意的是,在巴尼斯的时代,伯努利数 B 2 k {\displaystyle B_{2k}} 习惯写成 ( 1 ) k + 1 B k {\displaystyle (-1)^{k+1}B_{k}} 。)

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