误差函数是积分上限有限的高斯积分

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论坛嘉宾: 萍踪浪迹 gauge 季候风

轩轩


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误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

那么请问

误差函数erf(x)最简单的解析近似表示式是什么?



也就是说,比较接近误差函数的一个多项式是什么??

谢谢

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发表时间: 2007-07-23, 01:09:13 个人资料

权权


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

误差函数可以用合流超几何函数表示

发表时间: 2007-07-23, 01:27:05 个人资料

gauge


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

不能用多项式近似表示。
任何多项式f(x),当x趋于无穷时,函数值f(x)总是趋于无穷,除非f(x)=c为常值函数。

发表时间: 2007-07-23, 05:38:30 个人资料

轩轩


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

gauge 兄真是一个我心目中的一个言简意赅的"明白人".
遇见一个明白人很难得,虽然我大概也知道你说的是复变函数里liouville定理 或者说你说的是渐近展开



不过,其实我本来的意思是想问,"当x比较小的时候,比如x在0.1附近,如何用多项式来逼近高斯积分"


这个问题与我目前所从事的光学研究有关系_____当然怪我的数学功力太浅,不知道该如何搞这个近似

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发表时间: 2007-07-23, 07:09:05 个人资料

权权


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

那么请参见我的回帖,误差函数可以用合流超几何函数表示,合流超几何函数有级数表达式,参见王竹溪的《特殊函数概论》,级数表达式在零点附近可以用头几项来近似。

发表时间: 2007-07-23, 16:58:16 个人资料

轩轩


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

行 谢谢 权权

我现在手头上没有王先生他们的书 只好下次再查了:)

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发表时间: 2007-07-23, 20:20:57 个人资料

gauge


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

难以想象需要一个这样的近似表达式。

发表时间: 2007-07-24, 00:41:06 个人资料

blackhole


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

可以这样:
利用erf(x)的积分表达式,由于x很小,可以把被积函数Exp[-t^2]用级数展开,再积分。想要多少阶就可以到多少阶。

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发表时间: 2007-07-24, 02:42:23 个人资料

轩轩


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

我用matlab计算了erf(0.3)=0.3286

而如果我用blackhole所的taylor展开,取前3项,计算的结果非常差,

f(0.3)=0.2912

也就是说,取前3项的结果还没有只取一项的近似来得好(更靠近0.3286)

这背后的原因似乎在于“积分和无穷求和不可以随便任意交换”

不过,这使得我有了一个新问题,那就是,数学手册上的erf表是怎么做出来?


或者说,matlab计算erf函数的数值是基于何种算法?

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发表时间: 2007-07-24, 08:57:54 个人资料

blackhole


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

也就是说,取前3项的结果还没有只取一项的近似来得好(更靠近0.3286)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
这是因为那个级数是个交错级数。如果你一定需要在x=0附近展开的多项式,就只有这个结果。
但如果不一定要求多项式展开,可以用下面的结果:
Erf[x]=(2/Sqrt[π]) x Exp[-x^2] (1+2x^2/3+(2x^2)^2/(3*5)+ (2x^2)^3/(3*5*7)+……)
它的收敛速度肯定快些。


这背后的原因似乎在于“积分和无穷求和不可以随便任意交换”
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
不是。Exp[-x^2]的Taylor级数肯定是一致收敛的,故其求和和积分必可交换。
原因只在于它是交错级数。一加一减,当然慢了。

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发表时间: 2007-07-24, 11:59:43 个人资料

轩轩


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

blackhole

你说的是对的

我上面的回复计算对不上是因为我忘记乘上sqrt pi/2了.

我本来想早回复 但内力不够 等了半天才有这一次发言的内力 内力这个东西 时刻困绕着我


想当年 我的内力永远是充足的 哎

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发表时间: 2007-07-25, 04:31:15 个人资料

卢昌海


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

:: 想当年 我的内力永远是充足的 哎

过不了多久,你的内力值又会变得永远充足的。

你改做普通光学了?还是引力场中的光学?

宠辱不惊,看庭前花开花落
去留无意,望天空云卷云舒

发表时间: 2007-07-25, 09:08:54 个人资料

轩轩


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

昌海兄

我目前在北京普析通用仪器有限责任公司总经理办公室(也就是跟一把手一起,田总是一个民营企业家,当然也算是很有魅力的民族企业家)从事研究开发光谱和光学仪器方面的研究 这几天主要看原子吸收光谱分析(AAS) 跟引力场没有任何关系的


我还是蛮喜欢光学的 因为光学对我来说就是fourier 就是radon变换 就是量子光学

光学太优美了 以前我学相对论的时候 广义相对论当做光学也是蛮好的(扭量就是关于类光测地线的理论,当然无质量场全与类光测地线有关系 我本来要去中科院数学所研究kerr里的类光测地线和kepler问题 结果最后没有去)
反正我还会保持对数学物理光学的兴趣 觉得需要学习的东西太多了

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发表时间: 2007-07-25, 19:09:42 个人资料

blackhole


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Re: 误差函数是积分上限有限的高斯积分 [文章类型: 原创]

看来我的回帖也是有问题的,主要是关于收敛速度的判断。

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发表时间: 2007-07-26, 21:52:46 个人资料
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