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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+β2+γ2x2)/xB(\alpha,\beta,\gamma,x)=(\alpha+\sqrt{\beta^2+\gamma^2 x^2})/x 的最佳界:如果选择 α\alphaβ\betaγ\gamma 使得 B(α,β,γ,x)B(\alpha,\beta,\gamma,x)x0+x\rightarrow 0^+(相应地,x+x\rightarrow +\infty)时是 Φν(x)=Iν1(x)/Iν(x)\Phi_{\nu}(x)=I_{\nu-1} (x)/I_{\nu}(x) 的尖锐近似,并且函数 B(α,β,γ,x)B(\alpha,\beta,\gamma,x)Φν(x)\Phi_{\nu}(x) 的图像在某个 x=x>0x=x_*>0 处相切,那么对于任意正数 xxB(α,β,γ,x)B(\alpha,\beta,\gamma,x)Φν(x)\Phi_{\nu}(x) 的上界(相应地,下界),并且在 xx_* 处是尽可能最佳的。对于比值 Φν(x)=Kν+1(x)/Kν(x)\Phi_{\nu}(x)=K_{\nu+1} (x)/K_{\nu}(x) 同样成立,但需互换下界与上界(且 ν\nu 的范围略受限制)。在 x0+x_*\rightarrow 0^+x+x_*\rightarrow +\infty 的极限下,可恢复在 0+0^+++\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 xx_* 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。

关键词

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}
}