合流超几何函数
在特殊函数中,合流超几何函数(confluent hypergeometric function)定义为合流超几何方程的解。它是高斯超几何函数的极限情形,相当于超几何方程中的两个正则奇点 1 和 ∞ 合流为一个非正则奇点 ∞,因而得名。
根据所选择的参变量与宗量的不同,合流超几何函数有多种标准形式,常见的有:
Kummer 函数(第一类合流超几何函数)M(a,b,z) 是 Kummer 方程的解。注意有另一个相异且无关的函数也被称为 Kummer 函数;
Tricomi 函数(第二类合流超几何函数)U(a,b,z)是 Kummer 方程的另一个线性无关的解,有时会写成 Ψ(a,b,z);
Whittaker 函数 是 Whittaker 方程的解,Whittaker 方程里的参数与 Kummer 方程的参数所对应的李代数参数相关;
Kummer 方程
根据广义超几何函数的性质,超几何函数 w(z)=1F1(a;b;z) 满足的微分方程为:
.
展开后就得到 Kummer 方程,
,
它在正则奇点 0 附近的一个正则解为 Kummer 函数:
式中 (a)(n) 是升阶乘的 Pochhammer 记号。
Kummer 函数是高斯超几何函数的极限情形:
高斯超几何方程在正则奇点 0 附近的另一个正则解为:
按照相同的极限过程,可知 Kummer 方程的另一个正则解为(这里的 b 等同于上式的 c):
但是,传统上并不把这个正则解定义为第二类合流超几何函数。Tricomi 函数定义为它们的线性组合:
它与另一个广义超几何函数有下列关系:
但此时上面的超几何函数对应的级数不收敛,需要通过另外的方式来定义(如积分表达式)。更常见的是下面的表述,它将 2F0 对应的超几何级数视为渐近级数。