具有最佳精度的变形贝塞尔函数比的简单界
经典分析与常微分方程
2023-04-17 v3
摘要
本文刻画了变形贝塞尔函数比的形如 B ( α , β , γ , x ) = ( α + β 2 + γ 2 x 2 ) / x B(\alpha,\beta,\gamma,x)=(\alpha+\sqrt{\beta^2+\gamma^2 x^2})/x B ( α , β , γ , x ) = ( α + β 2 + γ 2 x 2 ) / x 的最佳界:如果选择 α \alpha α 、β \beta β 和 γ \gamma γ 使得 B ( α , β , γ , x ) B(\alpha,\beta,\gamma,x) B ( α , β , γ , x ) 在 x → 0 + x\rightarrow 0^+ x → 0 + (相应地,x → + ∞ x\rightarrow +\infty x → + ∞ )时是 Φ ν ( x ) = I ν − 1 ( x ) / I ν ( x ) \Phi_{\nu}(x)=I_{\nu-1} (x)/I_{\nu}(x) Φ ν ( x ) = I ν − 1 ( x ) / I ν ( x ) 的尖锐近似,并且函数 B ( α , β , γ , x ) B(\alpha,\beta,\gamma,x) B ( α , β , γ , x ) 与 Φ ν ( x ) \Phi_{\nu}(x) Φ ν ( x ) 的图像在某个 x = x ∗ > 0 x=x_*>0 x = x ∗ > 0 处相切,那么对于任意正数 x x x ,B ( α , β , γ , x ) B(\alpha,\beta,\gamma,x) B ( α , β , γ , x ) 是 Φ ν ( x ) \Phi_{\nu}(x) Φ ν ( x ) 的上界(相应地,下界),并且在 x ∗ x_* x ∗ 处是尽可能最佳的。对于比值 Φ ν ( x ) = K ν + 1 ( x ) / K ν ( x ) \Phi_{\nu}(x)=K_{\nu+1} (x)/K_{\nu}(x) Φ ν ( x ) = K ν + 1 ( x ) / K ν ( x ) 同样成立,但需互换下界与上界(且 ν \nu ν 的范围略受限制)。在 x ∗ → 0 + x_*\rightarrow 0^+ x ∗ → 0 + 和 x ∗ → + ∞ x_*\rightarrow +\infty x ∗ → + ∞ 的极限下,可恢复在 0 + 0^+ 0 + 和 + ∞ +\infty + ∞ 处具有最大精度的界,且对于这些情况,系数具有简单的表达式。对于 x ∗ x_* x ∗ 为有限正数的情况,我们提供了单参数族的界,它们接近最优界并保持其合流性质。
引用
@article{arxiv.2207.02713,
title = {Simple bounds with best possible accuracy for ratios of modified Bessel functions},
author = {J. Segura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.02713},
year = {2023}
}