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輸入計算

數學公式

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結果

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正弦與餘弦積分數值表
51 points
first row Si(x) = 0
x Si(x) Ci(x)
0 0
0.2 0.1995560885 -1.0422055957
0.4 0.3964614648 -0.3788093464
0.6 0.5881288096 -0.022270707
0.8 0.7720957855 0.198278616
1 0.9460830704 0.3374039229
1.2 1.108047199 0.4204591829
1.4 1.2562267328 0.4620065851
1.6 1.3891804859 0.4717325169
1.8 1.5058167803 0.4568111294
2 1.6054129768 0.4229808288
2.2 1.6876248272 0.375074599
2.4 1.7524855008 0.3172916174
2.6 1.8003944505 0.2533366161
2.8 1.8320965891 0.1864883896
3 1.848652528 0.119629786
3.2 1.851400897 0.0552574117
3.4 1.8419139833 -0.0045180779
3.6 1.8219481156 -0.0579743519
3.8 1.7933903548 -0.1037781504
4 1.7582031389 -0.1409816979
4.2 1.7183685637 -0.1690131568
4.4 1.6758339594 -0.1876602868
4.6 1.6324603525 -0.1970470797
4.8 1.5899752782 -0.1976036133
5 1.5499312449 -0.1900297497
5.2 1.5136709468 -0.1752536023
5.4 1.4823000826 -0.1543859262
5.6 1.4566683847 -0.1286717494
5.8 1.4373591823 -0.0994406647
6 1.4246875513 -0.0680572439
6.2 1.4187068241 -0.0358730193
6.4 1.419222974 -0.004181411
6.6 1.4258161486 0.0258231381
6.8 1.4378684161 0.0530807167
7 1.4545966142 0.0766952785
7.2 1.4750890554 0.0959570643
7.4 1.4983447533 0.1103576658
7.6 1.5233137914 0.1195975293
7.8 1.5489374581 0.1235859542
8 1.5741868217 0.1224338825
8.2 1.5980985106 0.1164400055
8.4 1.6198065968 0.1060709196
8.6 1.6385696454 0.0919362396
8.8 1.6537921861 0.0747597196
9 1.6650400758 0.0553475313
9.2 1.672049448 0.0345549134
9.4 1.6747291725 0.0132524187
9.6 1.6731569801 -0.0077070361
9.8 1.6675696169 -0.0275191811
10 1.6583475942 -0.045456433

這個計算器的功能

本工具可針對一連串的引數,產生高精度的正弦積分 \(\operatorname{Si}(x)\) 與餘弦積分 \(\operatorname{Ci}(x)\) 數值表。你只要設定起始值、間距(增量)以及要計算的點數,工具就會逐列列出每個 \(x\) 所對應的 \(\operatorname{Si}(x)\) 與 \(\operatorname{Ci}(x)\)。這兩者都是純數學中的標準特殊函數——在世界各地的計算結果完全一致,不涉及任何地區性規則。引數 \(x\) 是一個無因次的實數,而積分式內部的正弦與餘弦函數,是以弧度(radian)來解讀的。

公式說明

正弦積分的定義為 \(\operatorname{Si}(x) = \int_0^x \frac{\sin t}{t}\,dt\)。由於 \(\sin(t)/t\) 在 \(t = 0\) 處屬於可去奇點(其極限值為 1),因此 \(\operatorname{Si}(0) = 0\);Si 是一個奇的整函數(entire function):\(\operatorname{Si}(-x) = -\operatorname{Si}(x)\),且 \(\operatorname{Si}(\infty) = \pi/2\)。餘弦積分為 \(\operatorname{Ci}(x) = \gamma + \ln(x) + \int_0^x \frac{\cos t - 1}{t}\,dt\),其中 \(\gamma \approx 0.5772156649\) 為歐拉–馬斯刻若尼常數(Euler–Mascheroni constant)。\(\operatorname{Ci}(x)\) 僅在 \(x > 0\) 時為實數;當 \(x \le 0\) 時則視為未定義(以破折號表示)。我們以收斂的冪級數來計算這兩個函數,持續累加項次,直到後續項小於機器精度為止。

$$\operatorname{Si}(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n\, x^{2n+1}}{(2n+1)\,(2n+1)!}, \qquad \operatorname{Ci}(x) = \gamma + \ln x + \sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n\, x^{2n}}{(2n)\,(2n)!}$$
正弦積分 Si(x) 與餘弦積分 Ci(x) 關於 x 的圖形
Si(x) 上升趨於一條水平極限,而 Ci(x) 以衰減的振幅向零振盪。

使用方式

輸入 x 的起始值增量,以及 迭代次數(點數)。表格各列的引數為 \(x_i = \text{起始值} + i \cdot \text{間距}\),其中 \(i = 0, 1, \ldots, \text{點數}-1\)。舉例來說,起始值 0、間距 0.2、點數 51,\(x\) 的範圍即從 0 到 10。

實例演算

當起始值 = 0、間距 = 0.2、點數 = 6 時,引數依序為 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0。代入級數可得 $$\operatorname{Si}(1.0) = 1 - \frac{1}{18} + \frac{1}{600} - \cdots \approx 0.9460831,$$ 以及 $$\operatorname{Ci}(1.0) = \gamma + 0 + (-0.25 + 0.0104167 - \cdots) \approx 0.3374039.$$ 第一列顯示 \(\operatorname{Si}(0) = 0\),而 \(\operatorname{Ci}(0)\) 則為未定義(以破折號表示),因為當 \(x \to 0^+\) 時,Ci 會發散至 \(-\infty\)。

表示正弦積分的 sinc 曲線下方的陰影面積
Si(x) 等於從 0 到 x 之間 sin(t)/t 下方的有號面積。

常見問題

為什麼 x = 0 或 x 為負時,Ci 會留空? \(\operatorname{Ci}(x)\) 含有 \(\ln(x)\) 一項,當 \(x \le 0\) 時並非實數;而且當 \(x \to 0^+\) 時 \(\operatorname{Ci}(x) \to -\infty\),因此我們將這些列標示為未定義。

Si 對負的 x 有定義嗎? 有——Si 對所有實數 \(x\) 都有定義,且為奇函數,因此 \(\operatorname{Si}(-x) = -\operatorname{Si}(x)\)。

Si 的極限值是多少? 當 \(x \to \infty\) 時,\(\operatorname{Si}(x) \to \pi/2 \approx 1.5707963\)。

最後更新: