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朗伯W函數

鎖定
朗伯W函數(Lambert W Function),又稱為“歐米加函數”或“乘積對數函數(product log function)”,是 f(w)=w.exp(w) 的反函數,其中exp(w) 是指數函數,w 是任意數。對於任意複數z,都有z=w(z)*e*。 [1] 
朗伯W函數不能用初等函數來表示。它在組合數學中有許多用途,例如數的計算。它可以用來解許多含有指數的方程,也出現在某些微分方程的解中,例如 。
朗伯W函數,在研究太陽能電池的實際模型中有比較重要的應用。
朗伯W函數為特殊函數。又稱為“歐米加函數”或“乘積對數函數。
中文名
朗伯W函數
外文名
Lambert W Function
命    名
約翰·海因裏希·朗伯
又    稱
歐米加函數

朗伯W函數命名

朗伯W函數(Lambert W Function)由約翰·海因裏希·朗伯(Johann HeinrichLambert)命名。在Digital Library of Mathematical Functions(儲存特殊函數的數學運用的一個網絡項目)中主分支
被表示為
,分支
被表示為

朗伯W函數微分與積分

朗伯W函數微分

滿足微分方程
所以
此外,我們有

朗伯W函數積分

函數
或一些包含
的表達式可運用代換
進行積分。(
)
特殊的有

朗伯W函數漸近展開式

函數
有泰勒展開式
收斂半徑為
對於大的數
有漸近展開式
其中
是非負的第一類斯特靈數(Stirling number of the first kind)。
展開式中只留前兩項
另一分支
,當
時有相似的漸進展開式,

朗伯W函數複數次方

的平方有泰勒公式
更一般的情況下,當
是整數,有
次方有泰勒公式
其中
是任意複數,

朗伯W函數恆等式

用朗伯W函數的定義,我們有

朗伯W函數特殊值

為一非0的代數時,
超越數。如果
為非0的代數數,運用林德曼-魏爾斯特拉斯定理(Lindemann–Weierstrass theorem),
一定是超越的,因此
也是超越數。
其中
歐米加常數(Omega constant)。

朗伯W函數舉例介紹

朗伯W函數可以解許多包含指數函數
的方程。其中主要的方法是把所有未知數移向一邊,令方程變成
形式,解出

朗伯W函數例子1

更一般的
其中
,可以使用代換
解出
因此最後答案為
如果
,方程有第二個解

朗伯W函數例子2

因為根據定義,有

朗伯W函數例子3

關於超-4運算(tetration,另見超運算)的方程
如果超運算收斂至一個數
,則
解出

朗伯W函數例子4

的解為

朗伯W函數例子5

延遲微分方程(delay differential equation)
解出
其中
為朗伯W函數的分支。如果
,則只用考慮其主分支

朗伯W函數數值估算

朗伯W函數可以用牛頓迭代法(Newton's method)求其近似值
使
函數亦可以使用哈雷迭代法(Halley's method)求近似值。
參考資料
  • 1.    何禕雯, 王博雅, 鍾雲志. 基於作者主要貢獻的科研人員(h'w)指數研究[J]. 情報雜誌, 2018, 37(007):167-175.