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输入计算

数学公式

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结果

指数积分数值表
51 points
x from -5 step 0.2
首行 x = -5, Ei = -0.0011483
末行 x = 5, Ei = 40.18527536
x Ei(x)
-5 -0.0011482956
-4.8 -0.0014529939
-4.6 -0.0018410058
-4.4 -0.00233601
-4.2 -0.0029687622
-4 -0.0037793524
-3.8 -0.0048202468
-3.6 -0.0061604143
-3.4 -0.0078909735
-3.2 -0.0101329925
-3 -0.0130483811
-2.8 -0.0168552924
-2.6 -0.0218502218
-2.4 -0.0284402609
-2.2 -0.0371911371
-2 -0.0489005107
-1.8 -0.0647131294
-1.6 -0.0863083337
-1.4 -0.1162193126
-1.2 -0.1584084369
-1 -0.2193839344
-0.8 -0.3105965785
-0.6 -0.4543795032
-0.4 -0.7023801189
-0.2 -1.2226505442
0 NaN
0.2 -0.8217605879
0.4 0.1047652186
0.6 0.7698812899
0.8 1.3473965482
1 1.8951178164
1.2 2.4420922852
1.4 3.0072074642
1.6 3.605319949
1.8 4.2498675575
2 4.954234356
2.2 5.7326146998
2.4 6.6006702764
2.6 7.5761147698
2.8 8.6792977238
3 9.9338325706
3.2 11.367302657
3.4 13.0120753041
3.6 14.9062540995
3.8 17.0948022652
4 19.6308744701
4.2 22.5774006478
4.4 26.0089732716
4.6 30.0140992965
4.8 34.6978898738
5 40.1852753558

什么是指数积分 Ei(x) 数值表计算器?

这个工具会在一组等间距的 x 值上生成指数积分 Ei(x) 的数值表。你只需指定起始值、步长以及想要的点数,它就会算出每个 x 处的 Ei 值。指数积分是一类特殊函数,在物理和工程中应用广泛,包括辐射传输、电子束模拟以及积分的渐近分析等领域。

使用方法

输入 x 的初始值(第一行),每一行相对上一行增加的步长,以及点数(行数)。第 \(n\) 行的 x 值为 \(x_n = \text{startX} + n \cdot \text{stepX}\),其中 \(n = 0, 1, \dots, \text{pointCount}-1\)。计算器会返回每一组 (x, Ei(x)) 数据,并给出首行和末行的简要汇总。步长为零会得到一列常数;x = 0 处无定义,因为 Ei 在该点存在对数奇点。

公式解析

所采用的收敛级数为 $$\operatorname{Ei}(x_n) = \gamma + \ln|x_n| + \sum_{k=1}^{\infty} \frac{x_n^{\,k}}{k \cdot k!}$$ 其中 \(\gamma\) 是欧拉-马歇罗尼常数 \(0.5772156649\)。\(\ln|x|\) 中的绝对值与 x 的各次幂相配合,可在正负两个分支上正确给出 Ei 的值。当 \(|x|\) 较大(约超过 40)时,级数会出现严重的相消误差,此时改用渐近展开 \(\operatorname{Ei}(x) \sim \frac{e^x}{x} \sum_{n} \frac{n!}{x^n}\)。

指数积分 Ei(x) 曲线,在 x 等于零处有一条垂直渐近线
Ei(x) 曲线:在 x = 0 附近发散到负无穷,并在 x 为正时急剧上升。

计算示例

取 x = 1:\(\ln|1| = 0\),级数之和约为 \(1.3179022\),于是 $$\operatorname{Ei}(1) = 0.5772157 + 0 + 1.3179022 = 1.8951178$$ 与标准表中的数值一致。同理,\(\operatorname{Ei}(2) = 4.9542344\),\(\operatorname{Ei}(-1) = -0.2193839\)。

等间距 x 值通过箭头映射到 Ei(x) 值的表格
每个等间距的 x 值在输出表中生成一个 Ei(x) 条目。

常见问题

为什么 x = 0 处无定义? Ei(x) 在原点存在对数奇点(\(\ln|x|\) 发散),因此该处的取值会显示为非数字(NaN)。

数值表的精度如何? 对于 \(|x|\) 不太大的情况,该级数能将标准 Ei 值复现到接近机器精度的水平;而渐近展开作为后备方案,可保证大参数情形下结果稳定。

Ei 与 E1 有什么区别? 二者之间满足关系 \(\operatorname{Ei}(x) = -E_1(-x)\)(当 \(x < 0\) 时);本计算器返回的是主值 Ei。

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