المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Polylogarithm  
  
3012   04:07 مساءً   date: 13-8-2019
Author : Bailey, D. H.; Borwein, P. B.; and Plouffe, S.
Book or Source : "On the Rapid Computation of Various Polylogarithmic Constants." Math. Comput. 66
Page and Part : ...


Read More
Date: 21-9-2018 1852
Date: 23-4-2019 1631
Date: 22-4-2019 1834

Polylogarithm

Polylogarithm

The polylogarithm Li_n(z), also known as the Jonquière's function, is the function

 Li_n(z)=sum_(k=1)^infty(z^k)/(k^n)

(1)

defined in the complex plane over the open unit disk. Its definition on the whole complex plane then follows uniquely via analytic continuation.

Note that the similar notation Li(z) is used for the logarithmic integral.

The polylogarithm is also denoted F(z,n) and equal to

 Li_n(z)=zPhi(z,n,1),

(2)

where Phi(z,n,a) is the Lerch transcendent (Erdélyi et al. 1981, p. 30). The polylogarithm arises in Feynman diagram integrals (and, in particular, in the computation of quantum electrodynamics corrections to the electrons gyromagnetic ratio), and the special cases n=2 and n=3 are called the dilogarithm and trilogarithm, respectively. The polylogarithm is implemented in the Wolfram Language as PolyLog[nz].

The polylogarithm also arises in the closed form of the integrals of the Fermi-Dirac distribution

 int_0^infty(k^sdk)/(e^(k-mu)+1)=-Gamma(s+1)Li_(1+s)(-e^mu),

(3)

where Gamma(z) is the gamma function, and the Bose-Einstein distribution

 int_0^infty(k^sdk)/(e^(k-mu)-1)=Gamma(s+1)Li_(1+s)(e^mu).

(4)

The special case z=1 reduces to

 Li_s(1)=zeta(s),

(5)

where zeta(s) is the Riemann zeta function. Note, however, that the meaning of Li_s(z) for fixed complex s is not completely well-defined, since it depends on how s is approached in four-dimensional (s,z)-space.

The polylogarithm of negative integer order arises in sums of the form

sum_(k=1)^(infty)k^nr^k = Li_(-n)(r)

(6)

= 1/((1-r)^(n+1))sum_(i=0)^(n)<n; i>r^(n-i),

(7)

where <n; i> is an Eulerian number. Polylogarithms also arise in sum of generalized harmonic numbers H_(n,r) as

 sum_(n=1)^inftyH_(n,r)z^n=(Li_r(z))/(1-z)

(8)

for |z|<1.

Special forms of low-order polylogarithms include

Li_(-2)(x) = (x(x+1))/((1-x)^3)

(9)

Li_(-1)(x) = x/((1-x)^2)

(10)

Li_0(x) = x/(1-x)

(11)

Li_1(x) = -ln(1-x).

(12)

At arguments -1 and 1, the general polylogarithms become

Li_n(-1) = -eta(n)

(13)

Li_n(1) = zeta(n),

(14)

where eta(x) is the Dirichlet eta function and zeta(x) is the Riemann zeta function. The polylogarithm for argument 1/2 can also be evaluated analytically for small n,

Li_1(1/2) = ln2

(15)

Li_2(1/2) = 1/(12)[pi^2-6(ln2)^2]

(16)

Li_3(1/2) = 1/(24)[4(ln2)^3-2pi^2ln2+21zeta(3)].

(17)

No similar formulas of this type are known for higher orders (Lewin 1991, p. 2). Li_4(1/2) appears in the third-order correction term in the gyromagnetic ratio of the electron.

The derivative of a polylogarithm is itself a polylogarithm,

 d/(dx)Li_n(x)=1/xLi_(n-1)(x).

(18)

Bailey et al. showed that

 (Li_m(1/(64)))/(6^(m-1))-(Li_m(1/8))/(3^(m-1))-(2Li_m(1/4))/(2^(m-1))+(4Li_m(1/2))/9-(5(-ln2)^m)/(9m!) 
 +(pi^2(-ln2)^(m-2))/(54(m-2)!)-(pi^4(-ln2)^(m-4))/(486(m-4)!)-(403zeta(5)(-ln2)^(m-5))/(1296(m-5)!)=0.

(19)

A number of remarkable identities exist for polylogarithms, including the amazing identity satisfied by Li_(17)(alpha_1^(-17)), where alpha_1=(x^(10)+x^9-x^8-x^6-x^5-x^4-x^3+x+1)_2 approx 1.17628 (OEIS A073011) is the smallest Salem constant, i.e., the largest positive root of the polynomial in Lehmer's Mahler measure problem (Cohen et al. 1992; Bailey and Broadhurst 1999; Borwein and Bailey 2003, pp. 8-9).

No general algorithm is known for integration of polylogarithms of functions.


REFERENCES:

Bailey, D. H.; Borwein, P. B.; and Plouffe, S. "On the Rapid Computation of Various Polylogarithmic Constants." Math. Comput. 66, 903-913, 1997.

Bailey, D. H. and Broadhurst, D. J. "A Seventeenth-Order Polylogarithm Ladder." 20 Jun 1999. http://arxiv.org/abs/math.CA/9906134.

Borwein, J. and Bailey, D. Mathematics by Experiment: Plausible Reasoning in the 21st Century. Wellesley, MA: A K Peters, 2003.

Borwein, J. M.; Bradley, D. M.; Broadhurst, D. J.; and Lisonek, P. "Special Values of Multidimensional Polylogarithms." Trans. Amer. Math. Soc. 353, 907-941, 2001.

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag, pp. 323-326, 1994.

Cohen, H.; Lewin, L.; and Zagier, D. "A Sixteenth-Order Polylogarithm Ladder." Exper. Math. 1, 25-34, 1992. http://www.expmath.org/expmath/volumes/1/1.html.

Erdélyi, A.; Magnus, W.; Oberhettinger, F.; and Tricomi, F. G. Higher Transcendental Functions, Vol. 1. New York: Krieger, pp. 30-31, 1981.

Jonquière, A. "Ueber eine Klasse von Transcendenten, welche durch mehrmahlige Integration rationaler Funktionen enstehen." Öfversigt af Kongl. Vetenskaps-Akademiens Förhandlingar 45, 522-531, 1888.

Jonquière, A. "Note sur la série sum_(n=1)^(n=infty)(x^n)/(n^s)." Öfversigt af Kongl. Vetenskaps-Akademiens Förhandlingar 46, 257-268, 1888.

Jonquière, A. "Ueber einige Transcendente, welche bei den wiederholten Integration rationaler Funktionen auftreten." Bihang till Kongl. Svenska Vetenskaps-Akademiens Handlingar 15, 1-50, 1889.

Jonquière, A. "Note sur la série sum_(n=1)^(n=infty)(x^n)/(n^s)." Bull. Soc. Math. France 17, 142-152, 1889.

Lewin, L. Dilogarithms and Associated Functions. London: Macdonald, 1958.

Lewin, L. Polylogarithms and Associated Functions. New York: North-Holland, 1981.

Lewin, L. (Ed.). Structural Properties of Polylogarithms. Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1991.

Nielsen, N. Der Euler'sche Dilogarithms. Leipzig, Germany: Halle, 1909.

Prudnikov, A. P.; Marichev, O. I.; and Brychkov, Yu. A. "The Generalized Zeta Function zeta(s,x), Bernoulli Polynomials B_n(x), Euler Polynomials E_n(x), and Polylogarithms Li_nu(x)." §1.2 in Integrals and Series, Vol. 3: More Special Functions. Newark, NJ: Gordon and Breach, pp. 23-24, 1990.

Sloane, N. J. A. Sequence A073011 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Truesdell, C. "On a Function Which Occurs in the Theory of the Structure of Polymers." Ann. Math. 46, 114-157, 1945.

Zagier, D. "Special Values and Functional Equations of Polylogarithms." Appendix A in Structural Properties of Polylogarithms (Ed. L. Lewin). Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1991.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.