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貝塔函數

鎖定
在概率統計和其他應用學科中會經常用到伽瑪函數和貝塔函數,有的反常積分的計算最後也會歸結為貝塔函數或伽瑪函數。貝塔函數又稱為 B 函數,需要注意這裏 B 是大寫希臘字母Beta而不是大寫英文字母;貝塔函數又稱為第一類歐拉積分,而第二類歐拉積分就是大名鼎鼎的伽瑪函數Γ(x)。當P>0且Q>0時貝塔函數收斂。貝塔函數具有很好的性質,以及實用的遞推公式,另外需要注意的是伽瑪函數和貝塔函數之間的關係。
中文名
貝塔函數
外文名
Beta function
別    名
Beta函數,B函數,第一歐拉積分
基本性質
P>0,Q>0時連續,對稱性
重要關係
與Γ(x)、不完全Beta函數的關係
應用學科
概率統計
數學分析

貝塔函數貝塔函數簡介

在概率統計和其他應用學科中會經常用到伽瑪函數和貝塔函數,有的反常積分的計算最後也會歸結為貝塔函數或伽瑪函數。 [1]  貝塔函數又稱為第一類歐拉積分,伽瑪函數也可稱為第二類歐拉積分。 [2] 
對任意實數
稱該函數為貝塔函數,或 Beta 函數,B 函數。
當P<1 時,是以
瑕點的無界函數反常積分;當
時,是以
為瑕點的無界函數反常積分,應用柯西判別法可證得當
時,這兩個無界函數反常積分都收斂,所以貝塔函數的定義域為
[3] 

貝塔函數貝塔函數性質

貝塔函數連續性

貝塔函數在定義域
內連續。
證明:由於對任何
成立不等式
,而積分
收斂,故由魏爾斯特拉斯 M 判別法可知貝塔函數在定義域
內連續。 [3] 

貝塔函數對稱性

推導過程:
,得:
[3] 

貝塔函數遞推公式

(1)
(2)
(3)

貝塔函數近似公式

根據斯泰林公式,當P,Q比較大時,我們有近似公式
[3] 

貝塔函數其他形式

(1)令
,則有:
(2)令
,則有
(3)考察
,令
,則有:
故有:
[3] 

貝塔函數與其它函數

與伽瑪函數的關係
(1)對於任意的正實數
,有關係表達式:
[3] 
(2)當P、Q都是正整數時,我們可以將結果寫成
,其中
二項式係數
(3)
[4] 
與不完全貝塔函數關係
(1)
,很顯然當 x 取1時,結果就變成完全的貝塔函數了。
(2)不完全貝塔函數和對應貝塔函數的比值
構成了歸一化的貝塔函數。而它正好是滿足貝塔分佈隨機變量分佈函數
參考資料
  • 1.    閆站立編.微積分 上冊.北京:高等教育出版社,2007:253-257
  • 2.    周希朗編著.電磁場理論中的應用數學基礎 .南京:東南大學出版社,2006:39-41
  • 3.    華東師範大學數學系.數學分析(下冊)(第三版).北京:高等教育出版社,2011:190-195
  • 4.    陳文,孫洪廣,李西成著.力學與工程問題的分數階導數建模.北京:科學出版社,2010:242-243