Die Lerchsche Zeta-Funktion (nach Mathias Lerch) ist eine sehr allgemeine Zeta-Funktion. Sehr viele Reihen reziproker Potenzen (einschließlich der hurwitzschen Zeta-Funktion und des Polylogarithmus) können als Spezialfall dieser Funktion dargestellt werden.

Definition

Die komplexe Lerchsche Zetafunktion hat diese Definition:

Und die sogenannte Lerchsche Transzendente ist so definiert:

Beide Funktionen werden als Lerchsche Zeta-Funktionen bezeichnet.

Die Verwandtschaft der beiden ist durch folgende Formel gegeben:

Spezialfälle und spezielle Werte

Die Hurwitzsche Zeta-Funktion:

Der Polylogarithmus:

Die Legendresche Chi-Funktion:

Die Riemannsche ζ-Funktion:

Die Dirichletsche η-Funktion:

Die Dirichletsche Beta-Funktion:

Außerdem gelten folgende Spezialfälle (Auswahl):http://functions.wolfram.com/ZetaFunctionsandPolylogarithms/LerchPhi/03/ShowAll.html

Ferner ist

mit der catalanschen Konstanten , der Glaisher-Kinkelin-Konstanten und der Apéry-Konstanten der Riemannschen Zeta-Funktion.

Weitere Formeln

Integraldarstellungen

Eine mögliche Integraldarstellung lautet

für

Das Kurvenintegral

mit darf die Punkte nicht enthalten.

Ferner ist

für und .

Ebenso ist

für .

Reihendarstellungen

Eine Reihendarstellung für die Lerchsche Zeta-Funktion ist

Sie gilt für alle und komplexe mit ; man vergleiche dazu die Reihendarstellung der hurwitzschen Zeta-Funktion.

Falls positiv und ganz ist, gilt

Eine Taylorreihe der dritten Variablen ist durch

für unter Verwendung des Pochhammer-Symbol gegeben.

Im Grenzwert gilt .

Der Spezialfall hat folgende Reihe:

für .

Die asymptotische Entwicklung für ist gegeben durch

für und

wenn .

Unter Verwendung der unvollständigen Gammafunktion gilt

mit und .

Identitäten und weitere Formeln

Ferner gilt für die Integraldarstellung mit oder Guillera, Sondow 2008, Theorem 3.1 (siehe Lit.)

und

.

Literatur

Mathias Lerch: Démonstration élémentaire de la formule: , L'Enseignement Mathématique 5(1903): S. 450–453 M. Jackson: On Lerch's transcendent and the basic bilateral hypergeometric series , J. London Math. Soc. 25 (3), 1950: S. 189–196 Jesús Guillera, Jonathan Sondow: Double integrals and infinite products for some classical constants via analytic continuations of Lerch's transcendent. In: Ramanujan J. Band 16, Nummer 3, 2008, Seiten 247–270; vgl. in arxiv Antanas Laurinčikas und Ramūnas Garunkštis: The Lerch zeta-function, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002, ISBN 978-1-4020-1014-9 online

Weblinks Ramunas Garunkstis: Home Page (Referenzensammlung) Ramunas Garunkstis, Approximation of the Lerch Zeta Function (PDF; 112 kB)

Einzelnachweise

Kategorie:Analytische Funktion