• 1.摘要
  • 2.Kummer 方程
  • 2.1.可转化为 Kummer 方程的二阶线性常微分方程
  • 2.2.李代数参数与 Whittaker 方程
  • 3.积分表示
  • 4.变换公式
  • 5.特殊情形
  • 5.1.柱函数
  • 5.2.Γ, 误差函数
  • 5.3.正交多项式及相关函数

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:

image.

展开后就得到 Kummer 方程,

image,

它在正则奇点 0 附近的一个正则解为 Kummer 函数:

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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:

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高斯超几何方程在正则奇点 0 附近的另一个正则解为:

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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):

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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:

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它与另一个广义超几何函数有下列关系:

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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。