Вычисление нулей функции альфа-экспонента
С. Л. Скороходов 119991 Москва, ул. Вавилова, 40, ВЦ ФИЦ ИУ РАН
Аннотация:
Работа посвящена исследованию функции
$\mathcal{F}(\alpha; z)$ комплексного переменного
$z$, определяемой разложением
$$
\mathcal{F}(\alpha; z)=\sum_{k=0}^\infty\frac{z^k}{(k!)^\alpha}
$$
и являющейся естественным обобщением экспоненты, что и отражено в ее названии. Основное внимание уделено установленению закономерностей расположения ее нулей при
$\alpha\in(0, 1)$. Отметим, что функция
$\mathcal{F}(\alpha; z)$ возникает в ряде современных задач квантовой механики и оптики. Для значений параметра
$\alpha=1/2,~1/3,~\dots$ аппроксимации функции
$\mathcal{F}(\alpha; z)$ построены с помощью комбинации вырожденных гипергеометрических функций
$_1F_1(a; c; z)$ и их асимптотик при
$z\to\infty$. Найденные аппроксимации для
$\mathcal{F}(\alpha; z)$ позволяют получить приближения для счетного множества комплексных нулей этой функции в явном виде, которые затем уточняются с помощью высокоточного итерационного метода Ньютона. Выполненное
детальное численное исследование выявило сложную структуру траекторий нулей при изменении параметра
$\alpha\in(0, 1]$. Вычислены с большой точностью значения первых
$30$ комплексных нулей функции для значений
$\alpha=1/2$ и
$\alpha=1/3$. Библ. 7. Фиг. 2. Табл. 2.
Ключевые слова:
функция альфа-экспонента, вырожденная гипергеометрическая функция, асимптотические разложения, комплексные нули, итерационный метод Ньютона.
УДК:
519.65 Поступила в редакцию: 22.06.2016
DOI:
10.7868/S004446691706014X