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輸入計算

數學公式

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結果

表中第一筆值:x 為起始值時的 I_v(x)
1
51 rows generated
x I_v(x)
0 1
0.1 1.0025015629
0.2 1.0100250278
0.3 1.0226268794
0.4 1.0404017822
0.5 1.0634833707
0.6 1.0920453643
0.7 1.1263030183
0.8 1.1665149229
0.9 1.2129851657
1 1.2660658778
1.1 1.3261601837
1.2 1.3937255841
1.3 1.4692777979
1.4 1.5533950997
1.5 1.6467231898
1.6 1.7499806397
1.7 1.8639649621
1.8 1.9895593566
1.9 2.1277401941
2 2.2795853023
2.1 2.4462831294
2.2 2.6291428636
2.3 2.8296056006
2.4 3.049256658
2.5 3.2898391441
2.6 3.5532689042
2.7 3.8416509766
2.8 4.1572977035
2.9 4.5027486613
3 4.8807925859
3.1 5.2944914897
3.2 5.7472071872
3.3 6.2426304652
3.4 6.7848131604
3.5 7.3782034322
3.6 8.0276845471
3.7 8.7386175242
3.8 9.5168880261
3.9 10.3689579167
4 11.3019219521
4.1 12.323570116
4.2 13.4424561633
4.3 14.6679729918
4.4 16.0104355249
4.5 17.4811718556
4.6 19.0926234795
4.7 20.8584555266
4.8 22.7936779931
4.9 24.9147790758
5 27.2398718236

這個計算機的功能

本工具可針對固定的實數階數 \(v\),計算一系列 \(x\) 值對應的第一類修正貝索函數(記為 \(I_v(x)\)),並整理成數值表。您只需輸入階數、起始 \(x\) 值、增量(步長)以及要產生的列數,計算機便會依序建立數列 \(x_i = \text{起始值} + i \times \text{步長}\),逐點求出 \(I_v(x_i)\),同時輸出數值表與對應圖形。這是純數學的特殊函數工具,全球通用,不涉及任何地區規則或單位差異。

多個階數下第一類修正貝索函數的一族單調遞增、類指數曲線
階數 \(v = 0、1、2、3\) 的修正貝索函數 \(I_v(x)\) 隨 \(x\) 迅速增大。

公式

第一類修正貝索函數 \(I_v(x)\) 是修正貝索方程式 $$x^2 y'' + x y' - (x^2 + v^2) y = 0$$ 的解。本工具採用其冪級數展開來計算:

$$I_v(x) = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{1}{k!\;\Gamma(v+k+1)}\left(\frac{x}{2}\right)^{v+2k}$$

由於使用了階乘與 Gamma 函數,階數 \(v\) 可為任意實數。為確保數值穩定,每一項均在對數空間中計算,並以 Lanczos 近似法求 \(\ln \Gamma\),再累加至各項小到可忽略為止。

使用方法

輸入階數 \(v\)(例如 0、1 或 2.5)、\(x\) 的起始值、每一列累加到 \(x\) 上的增量,以及重複次數(列數)。按下計算,即可取得包含 \(x\) 與 \(I_v(x)\) 兩欄的數值表,以及涵蓋同一範圍的圖形。

實際範例

當 \(v = 0\)、起始值 = 0、步長 = 0.5、次數 = 5 時,會得到 \(x = 0、0.5、1、1.5、2\),對應結果為:

\(I_0(0) = 1\)、\(I_0(0.5) \approx 1.0634834\)、\(I_0(1) \approx 1.2660658\)、\(I_0(1.5) \approx 1.6467232\)、\(I_0(2) \approx 2.2795853\)。這些數值與標準參考表完全吻合。

常見問題

階數可以是負數或非整數嗎?可以。當階數為負整數時,會套用恆等式 \(I_{-n}(x) = I_n(x)\)。非整數的 \(v\) 在 \(x \geq 0\) 時皆可計算;但當 \(x < 0\) 且 \(v\) 為非整數時,其值為複數,因此會回傳 NaN。

為什麼 \(I_v(x)\) 增長得這麼快?與會振盪的普通貝索函數 \(J_v\) 不同,修正貝索函數在 \(x\) 很大時約以 \(e^x/\sqrt{2\pi x}\) 的速度成長,因此 \(x\) 過大時數值可能溢位為無限大。

\(I_v(0)\) 等於多少?\(I_0(0) = 1\);當 \(v > 0\) 時,\(I_v(0) = 0\)。

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