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輸入計算

數學公式

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結果

Shi(x) at x = 0
0
51 rows computed (Shi and Chi)
x Shi(x) Chi(x)
0 0 undefined
0.04 0.040004 -2.64126
0.08 0.080028 -1.946913
0.12 0.120096 -1.539446
0.16 0.160228 -1.248959
0.2 0.200445 -1.022206
0.24 0.240769 -0.835466
0.28 0.281222 -0.676086
0.32 0.321826 -0.536509
0.36 0.362602 -0.41186
0.4 0.403573 -0.298807
0.44 0.44476 -0.194973
0.48 0.486187 -0.098598
0.52 0.527875 -0.008345
0.56 0.569849 0.076829
0.6 0.61213 0.157751
0.64 0.654744 0.235092
0.68 0.697713 0.309403
0.72 0.741061 0.381143
0.76 0.784814 0.450699
0.8 0.828997 0.5184
0.84 0.873633 0.584531
0.88 0.918751 0.649338
0.92 0.964375 0.713038
0.96 1.010532 0.775824
1 1.057251 0.837867
1.04 1.104558 0.89932
1.08 1.152482 0.960322
1.12 1.201052 1.021
1.16 1.250298 1.081471
1.2 1.30025 1.141842
1.24 1.35094 1.202213
1.28 1.402397 1.262679
1.32 1.454657 1.323325
1.36 1.507751 1.384238
1.4 1.561713 1.445494
1.44 1.61658 1.507171
1.48 1.672386 1.569341
1.52 1.729168 1.632075
1.56 1.786965 1.695441
1.6 1.845814 1.759506
1.64 1.905756 1.824336
1.68 1.966833 1.889994
1.72 2.029085 1.956545
1.76 2.092556 2.024052
1.8 2.15729 2.092577
1.84 2.223334 2.162183
1.88 2.290735 2.232932
1.92 2.35954 2.304887
1.96 2.429801 2.378111
2 2.501567 2.452667

這個計算器能做什麼

本工具會在您設定的 x 範圍內,逐列列出雙曲正弦積分 Shi(x)雙曲餘弦積分 Chi(x) 的數值,並將兩條曲線繪於同一張圖上。它們是三角正弦、餘弦積分 Si(x)、Ci(x) 的雙曲對應函數,常見於熱傳導、訊號分析,以及特殊函數的漸近展開等領域。

使用方法

只需輸入三個數值:x 的起始值(第一列)、相鄰列之間的遞增量(步長),以及迭代次數(列數)。表格會依 \(x_i = \text{startX} + i \cdot \text{stepX}\)(i 從 0 到 count\(-\)1)逐列計算。舉例來說,起始值 0、步長 0.5、列數 3,便會產生 x = 0、0.5、1.0 三列。

公式說明

依定義,\(\operatorname{Shi}(x) = \int_0^x \frac{\sinh(t)}{t}\,dt\),而 \(\operatorname{Chi}(x) = \gamma + \ln|x| + \int_0^x \frac{\cosh t - 1}{t}\,dt\),其中 \(\gamma \approx 0.5772156649\) 為歐拉—馬斯刻若尼常數(Euler-Mascheroni constant)。計算器實際採用等價且快速收斂的冪級數:

$$\operatorname{Shi}(x) = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{x^{2k+1}}{(2k+1)\,(2k+1)!} \qquad \operatorname{Chi}(x) = \gamma + \ln x + \sum_{k=1}^{\infty} \frac{x^{2k}}{(2k)\,(2k)!}$$

各項以比值遞推方式累加,可避免階乘溢位,並在項值小到可忽略時自動停止。

從 0 到 x 的 Shi 被積函數下方的面積
Shi(x) 累積從 0 到 x 之間 sinh(t)/t 下方的有號面積。
Shi(x) 與 Chi(x) 在某區間內的圖形
雙曲正弦積分 Shi(x) 與雙曲餘弦積分 Chi(x)。

實例演算

當 \(x = 1\) 時:

$$\operatorname{Shi}(1) = 1 + \frac{1}{18} + \frac{1}{600} + \frac{1}{35280} + \cdots \approx 1.0572509$$$$\operatorname{Chi}(1) = 0.5772157 + \ln 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{96} + \frac{1}{4320} + \cdots \approx 0.8378695$$

常見問題

為什麼 Chi(0) 顯示為未定義?Chi(x) 包含 \(\ln x\) 一項,當 \(x \to 0\) 時會發散至 \(-\infty\),因此 Chi 在零點並無有限值。

那 x 為負值呢?Shi 是奇函數,故 \(\operatorname{Shi}(-x) = -\operatorname{Shi}(x)\),可正常計算。但 Chi(x) 僅在 \(x > 0\) 時為實數(當 \(x < 0\) 時會多出虛部 \(-i\pi\)),因此當 \(x \le 0\) 時,表格會將 Chi 標示為未定義。

精確度如何?對於 \(|x|\) 不大(約 10 以內)的情形,級數可達到雙精度的完整精度;通常迭代約 20 至 40 項即可收斂。

最後更新: