つれづれなる備忘録

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Texによる数式表現12~特殊関数

1. 特殊関数のTex表現

 今回は代表的な特殊関数のTex数式表現について紹介する。特に新しいコマンドはないが、積分やべき乗など表現が長くなるので、はてなブログではMarkdownとの干渉を避ける\を下付きや括弧記号に適宜入れる必要がある。

まず統計などででてくる誤差関数は

[tex:\displaystyle \mathrm{erf}(x)=\frac{2}{\sqrt{\pi}}\int_0^{x}e^{-t^ 2}dt]

\displaystyle \mathrm{erf}(x)=\frac{2}{\sqrt{\pi}}\int_0^{x}e^{-t^ 2}dt

工学分野でしばしば見かけるベッセル関数は

[tex: \displaystyle J_{\alpha}(x)=\sum\_{m=0}^{\infty}\frac{(-1)^ m}{m!\Gamma (m+\alpha+1)+1} \left\( \frac{x}{2} \right\) ^{2m+\alpha}]

 \displaystyle J_{\alpha}(x)=\sum_{m=0}^{\infty}\frac{(-1)^ m}{m!\Gamma (m+\alpha+1)+1} \left( \frac{x}{2} \right) ^{2m+\alpha}

はてな[tex:~]では\_\left\(のように適宜\を入れないと解釈できない。(本来のTexでは必要ない)ただしタグ<div>~</div>で囲うとMarkdown編集との干渉がなくなり、逆に\_などとすると表示が機能しなくなる可能性があり注意が必要。

同様に第2種ベッセル関数(ノイマン関数)は

[tex: N_{\alpha}(x)=\dfrac{J\_{\alpha}(x) \cos ( \alpha\pi )-J\_{-\alpha}(x)}{\sin (\alpha\pi ) }]

 N_{\alpha}(x)=\dfrac{J_{\alpha}(x) \cos ( \alpha\pi )-J_{-\alpha}(x)}{\sin (\alpha\pi ) }

ハンケル関数の定義は

<div>
[tex: \begin{eqnarray} H_{\alpha}^{(1)} &=& J_{\alpha}(x)+iN_{\alpha}(x) \\ H_{\alpha}^{(2)} &=& J_{\alpha}(x)-iN_{\alpha}(x) \end{eqnarray}]
</div>
 \begin{eqnarray} H_{\alpha}^{(1)} &=& J_{\alpha}(x)+iN_{\alpha}(x) \\ H_{\alpha}^{(2)} &=& J_{\alpha}(x)-iN_{\alpha}(x) \end{eqnarray}


タグ<div>で囲っているので、通常のTex表現で記述する。

ガンマ関数は

[tex: \displaystyle \Gamma (z)= \int_0^{\infty}t^{z-1}e^{-t}dt \quad ( z \in \mathbb{C}, \, \Re z>0 )]

 \displaystyle \Gamma (z)= \int_0^{\infty}t^{z-1}e^{-t}dt \quad ( z \in \mathbb{C}, \, \Re z>0 )

\Re\Imを使うと複素数の実部、虚部を表す特殊なフォントになる。

ガンマ関数の引数が自然数の場合は

[tex: \Gamma (n+1)=n!]

 \Gamma (n+1)=n!

回折などの物理現象で使われるエアリー関数(第1種)は

[tex: \displaystyle Ai(x)=\int\_0^{\infty} \cos \left( \frac{t^{2}}{3}+xt \right) dt]

 \displaystyle Ai(x)=\int_0^{\infty} \cos \left( \frac{t^{2}}{3}+xt \right) dt

第2種エアリー関数は

[tex: \displaystyle Ai(x)=\int\_0^{\infty} \left\\[ \exp \left( - \frac{t^{2}}{3}+xt\right) + \sin \left( \frac{t^{2}}{3}+xt \right) \right\\] dt]

 \displaystyle Ai(x)=\int_0^{\infty} \left[ \exp \left( - \frac{t^{2}}{3}+xt\right) + \sin \left( \frac{t^{2}}{3}+xt \right) \right] dt

Markdown編集との干渉を避けるためカギ括弧[,]は2重に\\を入れる。

(リーマン)ゼータ関数

[tex: \displaystyle \zeta (s) =\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{s}} ]

 \displaystyle \zeta (s) =\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{s}}

ガンマ関数を用いた場合は

[tex: \displaystyle \zeta (s)=\frac{1}{\Gamma (s)} \int_0^{\infty}\frac{ u^{s-1}}{e^{u}-1}du ]

 \displaystyle \zeta (s)=\frac{1}{\Gamma (s)} \int_0^{\infty}\frac{ u^{s-1}}{e^{u}-1}du