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输入计算

数学公式

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结果

表中首个值:x 取起始值时的 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

这个计算器能做什么

本工具可为固定的实数阶数 \(v\),沿一组 \(x\) 值列出第一类修正贝塞尔函数 \(I_{v}(x)\) 的数值表。你只需输入阶数、\(x\) 的起始值、步长(增量)以及需要生成的行数;计算器会按 \(x_{i} = \text{起始值} + i\times\text{步长}\) 构造数列,并在每个点上计算 \(I_{v}(x_{i})\),同时给出数据表与函数图像。这是一个纯数学的特殊函数工具,普遍适用,不涉及任何地区性规则或单位换算。

多个阶数下第一类修正贝塞尔函数的一族单调递增、类指数曲线
阶数 \(v = 0\)、\(1\)、\(2\)、\(3\) 的修正贝塞尔函数 \(I_v(x)\) 随 \(x\) 迅速增大。

计算公式

修正贝塞尔函数 \(I_{v}(x)\) 是修正贝塞尔方程 \(x^2 y'' + x y' - (x^2 + v^2)y = 0\) 的解。本工具基于其幂级数展开来计算:

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

由于公式中同时用到阶乘与伽马函数,阶数 \(v\) 可以取任意实数。为保证数值稳定,每一项都在对数空间中借助 \(\ln\Gamma\) 的 Lanczos 近似来计算,并不断累加直到余项可忽略为止。

使用方法

填入阶数 \(v\)(例如 \(0\)、\(1\) 或 \(2.5\))、\(x\) 的起始值、每一行在 \(x\) 上累加的步长(增量),以及需要生成的行数。点击计算,即可得到一张包含 \(x\) 与 \(I_{v}(x)\) 两列的数据表,以及同一区间上的函数图像。

计算示例

取 \(v = 0\)、起始值 \(= 0\)、步长 \(= 0.5\)、行数 \(= 5\),可得到 \(x = 0\)、\(0.5\)、\(1\)、\(1.5\)、\(2\),对应结果为:

\(I_{0}(0) = 1\),\(I_{0}(0.5) \approx 1.0634834\),\(I_{0}(1) \approx 1.2660658\),\(I_{0}(1.5) \approx 1.6467232\),\(I_{0}(2) \approx 2.2795853\)。这些数值与标准参考表完全一致。

常见问题

阶数可以为负数或非整数吗?可以。对于负整数阶,工具使用恒等式 \(I_{-n}(x) = I_{n}(x)\)。当 \(v\) 为非整数时,\(x \ge 0\) 的情形均受支持;但若 \(v\) 非整数且 \(x < 0\),函数值为复数,此时返回 NaN。

为什么 \(I_{v}(x)\) 增长得这么快?与振荡型的普通贝塞尔函数 \(J_{v}\) 不同,修正贝塞尔函数在 \(x\) 较大时大致按 \(e^{x}/\sqrt{2\pi x}\) 增长,因此 \(x\) 过大时结果可能溢出为无穷大。

\(I_{v}(0)\) 等于多少?\(I_{0}(0) = 1\),而当 \(v > 0\) 时 \(I_{v}(0) = 0\)。

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