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输入计算

数学公式

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结果

Exponential Integral table for E2(x)
101 rows
x from 0 to 2
阶数 n 2
First En(x) (x = 0) 1
Last En(x) (x = 2) 0.0375343
i x E2(x)
0 0 1
1 0.02 0.913104518
2 0.04 0.853538892
3 0.06 0.804046118
4 0.08 0.760961066
5 0.1 0.722545022
6 0.12 0.687775426
7 0.14 0.655977834
8 0.16 0.626673917
9 0.18 0.599506907
10 0.2 0.574200644
11 0.22 0.550535186
12 0.24 0.528331361
13 0.26 0.507440514
14 0.28 0.487737417
15 0.3 0.469115225
16 0.32 0.451481776
17 0.34 0.434756826
18 0.36 0.418869928
19 0.38 0.403758794
20 0.4 0.389367998
21 0.42 0.375647936
22 0.44 0.36255399
23 0.46 0.350045842
24 0.48 0.338086906
25 0.5 0.326643862
26 0.52 0.315686253
27 0.54 0.305186154
28 0.56 0.295117887
29 0.58 0.285457775
30 0.6 0.276183934
31 0.62 0.267276088
32 0.64 0.258715412
33 0.66 0.250484393
34 0.68 0.242566707
35 0.7 0.234947114
36 0.72 0.227611358
37 0.74 0.220546089
38 0.76 0.213738783
39 0.78 0.207177675
40 0.8 0.200851701
41 0.82 0.194750441
42 0.84 0.188864072
43 0.86 0.183183322
44 0.88 0.177699431
45 0.9 0.172404114
46 0.92 0.16728953
47 0.94 0.162348246
48 0.96 0.157573217
49 0.98 0.152957755
50 1 0.148495507
51 1.02 0.144180435
52 1.04 0.140006796
53 1.06 0.135969123
54 1.08 0.132062208
55 1.1 0.128281089
56 1.12 0.124621031
57 1.14 0.121077519
58 1.16 0.117646241
59 1.18 0.114323076
60 1.2 0.111104088
61 1.22 0.107985511
62 1.24 0.104963744
63 1.26 0.102035339
64 1.28 0.099196995
65 1.3 0.096445548
66 1.32 0.093777967
67 1.34 0.091191347
68 1.36 0.088682898
69 1.38 0.086249947
70 1.4 0.083889926
71 1.42 0.08160037
72 1.44 0.079378909
73 1.46 0.077223269
74 1.48 0.075131263
75 1.5 0.073100787
76 1.52 0.071129818
77 1.54 0.069216412
78 1.56 0.067358694
79 1.58 0.065554864
80 1.6 0.063803184
81 1.62 0.062101984
82 1.64 0.060449652
83 1.66 0.058844637
84 1.68 0.057285443
85 1.7 0.055770629
86 1.72 0.054298802
87 1.74 0.052868623
88 1.76 0.051478798
89 1.78 0.050128077
90 1.8 0.048815255
91 1.82 0.047539171
92 1.84 0.046298699
93 1.86 0.045092756
94 1.88 0.043920294
95 1.9 0.042780301
96 1.92 0.041671798
97 1.94 0.040593842
98 1.96 0.039545517
99 1.98 0.038525942
100 2 0.037534262

什么是指数积分 En(x)?

n 阶指数积分记作 \(E_n(x)\),定义为 \(e^{-xt}/t^n\) 在 \(t = 1\) 到无穷大区间上的定积分。它在物理与工程领域随处可见:辐射传输、中子输运、热传导以及天线理论中都会用到这类函数。对于固定的整数阶 \(n\),它是关于 \(x\) 的光滑、恒正、单调递减函数,当 \(x\) 不断增大时趋近于零。本计算器会生成一张完整的 \((x, E_n(x))\) 数值表,并配上折线图,让你一眼看清整条曲线的走势。

若干整数阶 n 下 E_n(x) 关于 x 的衰减曲线族
指数积分 E_n(x) 随 x 增大而衰减趋于零,阶数 n 越高,曲线越靠下。

如何使用本计算器

只需填写四个数值:阶数 n(非负整数,例如 0、1、2、3)、表格起点的 x 初始值、每行 x 依次递增的 步长(增量),以及 行数(重复次数),也就是要生成多少行。工具会按 $$x_i = \text{初始值} + i \cdot \text{步长}, \quad i = 0,\dots,\text{行数}-1$$ 计算各个点,并在每个点处求出 \(E_n(x_i)\)。采用默认设置(\(n = 2\)、起点 0、步长 0.02、101 行)时,\(x\) 会从 0.00 以 0.02 为间隔递增到 2.00。

公式详解

\(E_n(x)\) 采用经典的数值算法求值:$$E_n(x) = \int_{1}^{\infty} \frac{e^{-x\,t}}{t^{\,n}}\, dt$$当 \(x > 1\) 时,使用 Lentz 连分式展开,收敛速度很快;当 \(0 < x \le 1\) 时,则改用幂级数展开。一些特殊取值会直接给出结果:\(E_0(x) = e^{-x}/x\),而 \(E_n(0) = 1/(n-1)\)(\(n \ge 2\))。其中 \(E_1(0)\) 会发散到无穷大,因此表格中会对该行做出标记,而不会显示一个具体数字。

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定义 E_n(x) 的积分的几何意义:从 1 到无穷大 e^{-xt}/t^n 下方的面积
E_n(x) 等于 t 从 1 到无穷大时被积函数 e^{-xt}/t^n 下方的阴影面积。

计算实例

取 \(n = 2\)、\(x = 1\)。利用恒等式 \(E_2(x) = e^{-x} - x \cdot E_1(x)\),并代入 \(E_1(1) \approx 0.2193839\),可得 $$E_2(1) = 0.3678794 - 0.2193839 = 0.1484955$$本计算器给出的结果与此一致。在 \(x = 0\) 处,\(E_2(0) = 1/(2-1) = 1\);在 \(x = 2\) 处,\(E_2(2) \approx 0.0375343\) —— 可见曲线确实在不断下降。

常见问题

n 可以是分数吗?不可以。本工具仅对非负整数阶有定义,非整数 \(n\) 不在其适用范围之内。

为什么某一行显示「发散」?\(E_1(0)\) 在数学上是无穷大(积分在该点不收敛),因此这一行会被标记为发散,而不是给出一个具有误导性的数字。

x 取负数会怎样?当 \(n \ge 1\) 时,积分在 \(x < 0\) 时通常发散,因此本计算器只对 \(x \ge 0\) 返回有限值。

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