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對數積分

鎖定
對數積分li(x)是一個特殊函數。它出現在物理學的問題中,在數論中也有重要性,主要出現在與素數定理黎曼猜想的相關理論之中。 [1] 
中文名
對數積分
外文名
Logarithmic Integral
所屬學科
數理科學
應用範圍
非初等函數物理學,數論
定    義
li(x)=∫1/ln(t) dt
主要出現
素數定理黎曼猜想的相關理論
數    學
應用學科

對數積分積分表示法

對數積分有一個積分的表示法,對所有的正實數
都有定義: [1] 
在這裏,ln表示自然對數。函數1/ln (t)在t= 1處有一個奇點,當x> 1時,這個積分只能用柯西主值的概念來解釋:

對數積分歐拉對數積分

由於這個積分在x趨近於0時,值會趨近於負無窮大,有些數學家為了避免麻煩,常會選擇另外一個相似的定義,歐拉對數積分定義為: [2] 
函數li(x)有一個正根,它出現在x≈ 1.45136 92348 ...。這個數稱為Ramanujan-Soldner常數。
其中
是不完全伽瑪函數。

對數積分級數表示法

函數li(x)與指數積分Ei(x)有以下的關係: [1] 
其中x>1。這個等式提供了li(x)的一個級數表示法:
其中γ ≈ 0.57721 56649 01532 ...是歐拉-馬歇羅尼常數。一個收斂得更快的級數,是:

對數積分漸近展開式

x→ ∞,函數有以下的漸進表現: [2] 
其中
大O符號。完整的漸近展開式為:
注意,作為漸近展開式,這個級數是發散的:只有級數前面有限個項才是較好的估計。這個展開式可從指數積分的漸近展開式直接推出。

對數積分數論中重要性

對數積分在數論中十分重要,出現在小於某個整數的素數個數的估計中。例如,素數定理表明:
其中π(x)是小於或等於x的素數的個數。

對數積分不定積分

由定義得對數積分函數的導數即對數函數,
同時,其不定積分可表示為
,Ei(x)為前文有所提及的指數積分函數。
參考資料
  • 1.    鄭一. 關於對數積分的基本理論[J]. 青島建築工程學院學報, 2002, 23(3): 84-89.
  • 2.    Koosis P. The logarithmic integral[M]. Cambridge university press, 2009.