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輸入計算

數學公式

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結果

凱文函數的一階導數
101
points for order v = 0
x ber'_v(x) bei'_v(x)
-10 非數值 非數值
-9.8 非數值 非數值
-9.6 非數值 非數值
-9.4 非數值 非數值
-9.2 非數值 非數值
-9 非數值 非數值
-8.8 非數值 非數值
-8.6 非數值 非數值
-8.4 非數值 非數值
-8.2 非數值 非數值
-8 非數值 非數值
-7.8 非數值 非數值
-7.6 非數值 非數值
-7.4 非數值 非數值
-7.2 非數值 非數值
-7 非數值 非數值
-6.8 非數值 非數值
-6.6 非數值 非數值
-6.4 非數值 非數值
-6.2 非數值 非數值
-6 非數值 非數值
-5.8 非數值 非數值
-5.6 非數值 非數值
-5.4 非數值 非數值
-5.2 非數值 非數值
-5 非數值 非數值
-4.8 非數值 非數值
-4.6 非數值 非數值
-4.4 非數值 非數值
-4.2 非數值 非數值
-4 非數值 非數值
-3.8 非數值 非數值
-3.6 非數值 非數值
-3.4 非數值 非數值
-3.2 非數值 非數值
-3 非數值 非數值
-2.8 非數值 非數值
-2.6 非數值 非數值
-2.4 非數值 非數值
-2.2 非數值 非數值
-2 非數值 非數值
-1.8 非數值 非數值
-1.6 非數值 非數值
-1.4 非數值 非數值
-1.2 非數值 非數值
-1 非數值 非數值
-0.8 非數值 非數值
-0.6 非數值 非數值
-0.4 非數值 非數值
-0.2 非數值 非數值
0 0 0
0.2 非數值 非數值
0.4 非數值 非數值
0.6 非數值 非數值
0.8 非數值 非數值
1 非數值 非數值
1.2 非數值 非數值
1.4 非數值 非數值
1.6 非數值 非數值
1.8 非數值 非數值
2 非數值 非數值
2.2 非數值 非數值
2.4 非數值 非數值
2.6 非數值 非數值
2.8 非數值 非數值
3 非數值 非數值
3.2 非數值 非數值
3.4 非數值 非數值
3.6 非數值 非數值
3.8 非數值 非數值
4 非數值 非數值
4.2 非數值 非數值
4.4 非數值 非數值
4.6 非數值 非數值
4.8 非數值 非數值
5 非數值 非數值
5.2 非數值 非數值
5.4 非數值 非數值
5.6 非數值 非數值
5.8 非數值 非數值
6 非數值 非數值
6.2 非數值 非數值
6.4 非數值 非數值
6.6 非數值 非數值
6.8 非數值 非數值
7 非數值 非數值
7.2 非數值 非數值
7.4 非數值 非數值
7.6 非數值 非數值
7.8 非數值 非數值
8 非數值 非數值
8.2 非數值 非數值
8.4 非數值 非數值
8.6 非數值 非數值
8.8 非數值 非數值
9 非數值 非數值
9.2 非數值 非數值
9.4 非數值 非數值
9.6 非數值 非數值
9.8 非數值 非數值
10 非數值 非數值

這個計算器的用途

本工具會在指定的 x 範圍內,針對任意實數階數 v,建立第一類凱文函數一階導數 ber'_v(x) 與 bei'_v(x) 的數值表(並附上折線圖)。凱文函數常見於電機工程(導體中的集膚效應)、熱傳導,以及振盪黏性流的分析。只要對以凱文函數描述的場分布或電流密度分布進行微分,就會用到它們的導數。

兩條振幅不斷增大的振盪曲線,表示克耳文函數的導數隨 x 的變化
隨著 x 增大,一階導數 ber'_v(x) 和 bei'_v(x) 以不斷增大的振幅振盪。

使用方式

輸入階數 v(預設為 0)、x 的起始值、相鄰 x 值之間的增量,以及要產生的列數(重複次數)。計算器會依公式 x_i = startX + i·stepX(i = 0, 1, ..., count−1)產生各個 x 值,在每一點計算兩個導數,並輸出可捲動的數值表,以及兩條曲線的對照圖形。

公式說明

凱文函數的定義為 ber_v(x) + i·bei_v(x) = J_v(x·e^{3πi/4})。令 z = x·e^{3πi/4},並運用貝索函數的導數恆等式 J_v'(z) = (1/2)(J_{v-1}(z) − J_{v+1}(z)),再搭配連鎖律(dz/dx = e^{3πi/4}),即可得到 ber'_v(x) + i·bei'_v(x) = e^{3πi/4}·(1/2)·[J_{v-1}(z) − J_{v+1}(z)]。其中實部為 ber'_v(x),虛部為 bei'_v(x)。貝索函數值則以複數運算對冪級數逐項求和而得,並透過遞推比 t_{m+1} = t_m·(−(z/2)^2)/((m+1)(v+m+1)) 逐項推進,以維持數值穩定性。

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複平面示意圖,顯示一個相對於正實軸旋轉 135 度的點
代換 z = x·e^{3πi/4} 將輸入在複平面內旋轉 135°。

範例演算

當 v = 0、x = 1 時,級數計算得到 ber'_0(1) ≈ −0.06245、bei'_0(1) ≈ 0.49740。當 x = 0 時,v = 0 的兩個導數值皆為 0。

常見問題

支援負的 x 嗎?支援。本工具採用複數形式的貝索級數,因此預設從 x = −10 開始的範圍都能完整計算。

階數 v 可以填哪些值?任意實數皆可,包含非整數與負數階,計算時以 Lanczos 伽瑪函數近似法求值。

當 |x| 很大時,精度如何?直接級數計算在約 x ∈ [−20, 20] 的範圍內可靠;超出此範圍後,級數中的數值相消可能使精度下降。

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