베타 함수

Beta function

수학에서, 첫 번째 종류의 오일러 적분이라고도 불리는 베타 함수는 감마 함수이항 계수와 밀접하게 관련된 특수 함수입니다.이것은 적분에 의해 정의됩니다.

복소수 입력 \

베타 함수는 오일러와 레전드르에 의해 연구되었고 자크 비네에 의해 이름이 붙여졌다. 그 기호 β는 그리스 대문자 베타이다.

특성.

베타 함수는 대칭입니다. 즉 B (1, ) ( , 1)= { (1}) = \ {B} (},}[1]= \mathrm {} ({1 ) 。

베타 함수의 주요 특성은 감마 [1]함수와 밀접한 관계이다.

아래 § 감마 함수에 대한 관계에서 증명한다.

베타 함수는 이항 계수와도 밀접한 관련이 있습니다.m(또는 n, 대칭에 의한 대칭)이 양의 정수일 감마 함수 δ[2] 정의에 따라 다음과 같이 된다.

감마 함수와의 관계

B ( , 2) ( ) ( 2 ) z ( 1 + 2) { } ( z1} , } = ) , \ ({ )의 단순한 파생입니다.이 관계를 도출하려면, 두 인수의 곱을 다음과 같이 적습니다.

u = stv = s(1 - t)만큼 변수를 변경하면

양쪽을 1+ )로 나누면 원하는 결과를 얻을 수 있습니다

명시된 동일성은 협약의 통합에 대한 동일성의 특정 사례로 볼 수 있다.꺼내는

다음 중 하나가 있습니다.

파생상품

우리는 가지고 있다.

() { (zPolygamma 함수를 나타냅니다.

근사치

스털링의 근사치는 점근 공식을 제공한다.

x와 y의 경우.반면 x가 크고 y가 고정되어 있으면

기타 아이덴티티 및 공식

베타 함수를 정의하는 적분은 다음과 같은 다양한 방법으로 다시 작성될 수 있습니다.

여기서 마지막 아이덴티티 n은 임의의 양의 실수입니다.t 2 () { t=\^{하여 첫 번째 적분에서 두 번째 적분으로 이동할 수 있다.

베타 함수는 무한합으로[4] 쓸 수 있다.

(여기서( { 상승 요인)

무한한 상품으로서

베타 함수는 파스칼의 항등식 버전을 포함하여 이항 계수에 대응하는 항등식과 유사한 몇 가지 항등식을 만족한다.

그리고 하나의 좌표에서 단순 반복:

베타 함수의 양의 정수 값도 2D 함수의 부분 도함수입니다. 음이 아닌 모든 m {\ m n {\ n의 경우,

어디에

위의 파스칼 유사 항등식은 이 함수가 1차 편미분 방정식의 해라는 것을 의미한다.

x, 1 { x , y \ 1}의 경우, 베타 함수는 잘린 전력 함수 t tx
+
t를 포함하는 convolution으로 기술할 수 있습니다.

예를 들어, 특정 지점에서의 평가는 상당히 단순해질 수 있습니다.

그리고.
[5]

이 마지막 식에서 x 2 x 취하면 특히 γ(1/2) = 으로 결론 내릴 수 있다.또한 마지막 공식을 베타 함수의 곱에 대한 이변량 항등식으로 일반화할 수 있다.

베타 함수에 대한 오일러의 적분은 다음과 같이 포치해머 등고선 C 위의 적분으로 변환될 수 있다.

이 포치해머 등고선 적분은 α와 β의 모든 값에 대해 수렴되므로 베타 함수의 분석적 연속성을 제공한다.

정수에 대한 감마 함수가 인자를 설명하는 것처럼 베타 함수는 지수를 조정한 후 이항 계수를 정의할 수 있습니다.

또한 정수 n의 경우 β를 인수분해 k의 연속 값에 대해 닫힌 형태의 보간 함수를 제공할 수 있다.

상호 베타 함수

역 베타 함수는 형태에 대한 함수이다.

흥미롭게도, 이들의 적분 표현은 삼각함수확실한 적분으로서 그 검정력 및 다각[6]곱과 밀접하게 관련되어 있다.

불완전한 베타 기능

베타 함수의 일반화인 불완전한 베타 함수는 다음과 같이 정의됩니다.

x = 1경우 불완전한 베타 함수는 완전한 베타 함수와 일치합니다.두 기능 사이의 관계는 감마 함수와 불완전 감마 함수의 일반화 사이의 관계와 같다.

정규화 불완전 베타 함수(또는 줄여서 정규화 베타 함수)는 불완전 베타 함수와 완전 베타 함수로 정의됩니다.

정규화 불완전 베타 함수는 베타 분포누적 분포 함수이며, 단일 성공 확률 p와 베르누이 시행 횟수 n의 이항 분포에 이은 랜덤 변수 X의 누적 분포 F; ,)(\ F , n ,p )와 관련이 있습니다.

특성.

다변량 베타 함수

베타 함수는 두 개 이상의 인수를 가진 함수로 확장할 수 있습니다.

이 다변량 베타 함수는 디리클레 분포의 정의에 사용됩니다.베타 함수와의 관계는 다항식 계수와 이항식 계수 사이의 관계와 유사합니다.예를 들어, 파스칼의 동일성의 유사한 버전을 만족시킵니다.

적용들

베타 함수는 레지 궤적산란 진폭을 계산하고 표현하는 데 유용합니다.게다가, 그것은 끈 이론에서 알려진 최초의 산란 진폭이었고, 가브리엘 베네치아노가 처음으로 추측했다.확률적 항아리 프로세스의 일종인 선호 부착 과정 이론에서도 발생합니다.베타 함수는 베타 분포베타 소수 분포와 같은 통계에서도 중요합니다.앞서 간단히 언급했듯이 베타 함수는 감마 함수와 밀접하게 연관되어 있으며 미적분학에서 중요한 역할을 한다.

소프트웨어 구현

직접 이용할 수 없는 경우에도 스프레드시트 또는 컴퓨터 대수 시스템에 공통적으로 포함되는 함수를 사용하여 완전 및 불완전 베타 함수 값을 계산할 수 있습니다.

예를 들어 Excel에서는 완전한 베타 값을GammaLn기능(또는special.gammaln Python의 SciPy 패키지에 포함):

Value = Exp(GammaLn(a) + GammaLn(b) − GammaLn(a + b))

불완전한 베타 값은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

Value = BetaDist(x, a, b) * Exp(GammaLn(a) + GammaLn(b) − GammaLn(a + b)).

이러한 결과는 위에 나열된 속성에서 나옵니다.

유사하게,betainc(불완전한 베타 기능) MATLAB GNU 옥타브,pbeta(베타 분포의 확률) R 단위 또는special.betaincSciPy에서 정규화된 불완전 베타 함수, 즉 누적 베타 분포를 계산합니다. 따라서 실제 불완전 베타 함수를 얻으려면 다음과 같은 결과를 곱해야 합니다.betainc통신자가 반환한 결과에 따라beta기능.매스매티카에서는Beta[x, a, b]그리고.BetaRegularized[x, a, b]B {)} 및 x {를 각각 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 데이비스(1972) 6.2.2 페이지 258
  2. ^ 데이비스(1972) 6.2.1 페이지 258
  3. ^ Artin, Emil. The Gamma Function (PDF). pp. 18–19. Archived from the original (PDF) on 2016-11-12. Retrieved 2016-11-11.
  4. ^ "Beta function : Series representations (Formula 06.18.06.0007)".
  5. ^ "Euler's Reflection Formula - ProofWiki". proofwiki.org. Retrieved 2020-09-02.
  6. ^ Paris, R. B. (2010), "Beta Function", in Olver, Frank W. J.; Lozier, Daniel M.; Boisvert, Ronald F.; Clark, Charles W. (eds.), NIST Handbook of Mathematical Functions, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-19225-5, MR 2723248

외부 링크