多重对数

王朝百科·作者佚名  2010-09-19  
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多重对数(polylogarithm)是一种特殊函数。其定义如右图。

多重对数
多重对数定义

与对数函数不同,多重对数并非初等函数。由这个定义,其定义域为{z| |z|<1},即所有模小于一的复数的集合。但我们还可以通过解析开拓(analytic continuation)将其定义域拓展至一个更大的区域。

当s=1时,多重对数Li₁(z)= −ln(1−z)),多重对数名称的来源也与此有关。当s=2和s=3时,这函数分别称为二重对数(dilogarithm)和三重对数(trilogarithm)。多重对数可以通过重复地积分来获得,如右图的公式:

多重对数
多重对数用积分定义

以下暂且把多重对数表示为Li(s,z)。

对于某些整数s,多重对数有以下的表达式:

Li(1,z)=-ln(1-z)

Li(0,z)=z/(1-z)

Li(-1,z)=z/(1-z)^2

Li(-2,z)=z(1+z)/(1-3)^3

当s=-2,-1,0,1,2,3时多重对数的实部和虚部图像如下:

多重对数
实部

多重对数
虚部

多重函数与黎曼Zeta函数有以下关系:

Li(s,1)=ζ(s)[1]

在软件Mathematica中,表示多重对数的函数为PolyLog[s,z]

 
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