Gammafunktionen und verwandte Funktionen (Maxima Manual)

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### 22.3 Gammafunktionen und verwandte Funktionen

Die Gammafunktion und die verwandten Funktionen wie die Beta-, Psi- und die unvollständige Gammafunktion sind definiert in Abramowitz and Stegun, Handbook of Mathematical Functions, Kapitel 6.

Funktion: bffac (x, fpprec)

  Berechnet die Fakultät für große Gleitkommazahlen. Das Argument x muss eine große Gleitkommazahl sein. Das zweite Argument fpprec ist die Anzahl der Stellen, für die die Fakultät berechnet wird. Das Ergebnis ist eine große Gleitkommazahl.

  Für das symbolische Rechnen mit der Fakultät und der Gammafunktion siehe die entsprechenden Funktionen `factorial` und `gamma`. Maxima ruft intern die Funktion `bffac` auf, um die Fakultät `factorial` und die Gammafunktion `gamma` für eine große Gleitkommazahl numerisch zu berechnen.

  Siehe auch die Funktion `cbffac` für die Berechnung der Fakultät für komplexe große Gleitkommazahlen.

  Beispiel:

      (%i1) bffac(10.5b0, 25);
      (%o1)             1.189942308396224845701304b7
      (%i2) fpprec:25$
      (%i3) 10.5b0!;
      (%o3)             1.189942308396224845701303b7

Funktion: bfpsi (n, x, fpprec)
Funktion: bfpsi0 (x, fpprec)

  `bfpsi` ist die Polygammafunktion für ein reelles Argument x und einer ganzzahligen Ordnung n. `bfpsi0` ist die Digammafunktion. `bfpsi0(x, fpprec)` ist äquivalent zu `bfpsi(0, x, fpprec)`.

  Das Argument x der Funktionen `bfpsi` und `bfpsi0` muss eine große Gleitkommazahl sein. Das Argument fpprec gibt die Anzahl der Stellen an, für die die Funktion berechnet wird. Das Ergebnis ist eine große Gleitkommazahl.

  Für das symbolische Rechnen mit der Polygammafunktion siehe die Funktion `psi`. Maxima ruft intern die Funktion `bfpsi` auf, um die Polygammafunktion für große Gleitkommazahlen numerisch zu berechnen.

  Beispiel:

      (%i1) bfpsi(0, 1, 25);
      (%o1)            - 5.772156649015328606065121b-1
      (%i2) fpprec:25$

      (%i3) psi[0](1.0b0);
      (%o3)            - 5.772156649015328606065121b-1

Funktion: cbffac (z, fpprec)

  Berechnet die Fakultät für komplexe große Gleitkommazahlen. Das Argument z ist eine komplexe große Gleitkommazahl. Das zweite Argument fpprec ist die Anzahl der Stellen, für die die Fakultät berechnet wird. Das Ergebnis ist eine komplexe große Gleitkommazahl.

  Für das symbolische Rechnen mit der Fakultät und der Gammafunktion siehe die entsprechenden Funktionen `factorial` und `gamma`. Maxima ruft intern die Funktion `cbffac` auf, um die Fakultät `factorial` und die Gammafunktion `gamma` für eine komplexe große Gleitkommazahl numerisch zu berechnen.

  Siehe auch die Funktion `bffac`.

Funktion: gamma (z)

  Die Definition der Gammafunktion ist (A & S 6.1.1)

                             inf
                            /
                            [     z - 1   - t
                 gamma(z) = I    t      %e    dt
                            ]
                            /
                             0

  Die Gammafunktion `gamma` ist für das numerische und symbolische Rechnen geeignet. Für positive ganze Zahlen und rationale Zahlen als Argument z wird die Gammafunktion vereinfacht. Für halbzahlige rationale Zahlen ist das Ergebnis der Vereinfachung eine rationale Zahl multipliziert mit `sqrt(%pi)`. Die Vereinfachung für ganze Zahlen wird von der Optionsvariablen `factlim` kontrolliert. Für ganze Zahlen, die größer als `factlim` sind, kann es zu einem Überlauf bei der Berechnung der Gammafunktion kommen. Entsprechend wird die Vereinfachung für rationale Zahlen von der Optionsvariablen `gammalim` kontrolliert.

  Für negative ganze Zahlen ist die Gammafunktion `gamma` nicht definiert.

  Maxima berechnet `gamma` numerisch für reelle und komplexe Argumente z. Das Ergebnis ist eine reelle oder komplexe Gleitkommazahl.

  `gamma` hat Spiegelsymmetrie.

  Hat die Optionsvariable `gamma_expand` den Wert `true`, entwickelt Maxima die Gammafunktion für Argumente der Form `z+n` und `z-n`, wobei n eine ganze Zahl ist.

  Maxima kennt die Ableitung der Gammafunktion `gamma`.

  Siehe auch die Funktion `makegamma`, um Fakultäten und Betafunktionen in einem Ausdruck durch die Gammafunktion zu ersetzen.

  Die Euler-Mascheroni-Konstante ist `%gamma`.

  Beispiele:

  Vereinfachung für ganze Zahlen und rationale Zahlen.

      (%i1) map('gamma,[1,2,3,4,5,6,7,8,9]);
      (%o1)        [1, 1, 2, 6, 24, 120, 720, 5040, 40320]
      (%i2) map('gamma,[1/2,3/2,5/2,7/2]);
                          sqrt(%pi)  3 sqrt(%pi)  15 sqrt(%pi)
      (%o2)   [sqrt(%pi), ---------, -----------, ------------]
                              2           4            8
      (%i3) map('gamma,[2/3,5/3,7/3]);
                                        2           1
                                2 gamma(-)  4 gamma(-)
                            2           3           3
      (%o3)          [gamma(-), ----------, ----------]
                            3       3           9

  Numerische Berechnung für reelle und komplexe Argumente.

      (%i4) map('gamma,[2.5,2.5b0]);
      (%o4)     [1.329340388179137, 1.3293403881791370205b0]
      (%i5) map('gamma,[1.0+%i,1.0b0+%i]);
      (%o5) [0.498015668118356 - .1549498283018107 %i,
                4.9801566811835604272b-1 - 1.5494982830181068513b-1 %i]

  `gamma` hat Spiegelsymmetrie.

      (%i6) declare(z,complex)$
      (%i7) conjugate(gamma(z));
      (%o7)                  gamma(conjugate(z))

  Maxima entwickelt `gamma(z+n)` und `gamma(z-n)`, wenn die Optionsvariable `gamma_expand` den Wert `true` hat.

      (%i8) gamma_expand:true$

      (%i9) [gamma(z+1),gamma(z-1),gamma(z+2)/gamma(z+1)];

                                     gamma(z)
      (%o9)             [z gamma(z), --------, z + 1]
                                      z - 1

  Die Ableitung der Gammafunktion `gamma`.

      (%i10) diff(gamma(z),z);
      (%o10)                  psi (z) gamma(z)
                                 0

Optionsvariable: gamma_expand

  Standardwert: `false`

  Kontrolliert die Vereinfachung der Gammafunktion `gamma` und verwandte Funktionen wie `gamma_incomplete` für den Fall, dass das Argument die Form `z+n` oder `z-n` hat. Dabei ist `z` ist ein beliebiges Argument und `n` ist eine ganze Zahl.

  Siehe die Funktion `gamma` für ein Beispiel.

Funktion: log_gamma (z)

  Der Logarithmus der Gammafunktion.

Funktion: gamma_incomplete (a, z)

  Die unvollständige Gammafunktion (A & S 6.5.2) die definiert ist als

                        inf
                       /
                       [     a - 1   - t
                       I    t      %e    dt
                       ]
                       /
                        z

Funktion: gamma_incomplete_regularized (a, z)

  Regularisierte unvollständige Gammafunktion (A & S 6.5.1)

                     gamma_incomplete(a, z)
                     ----------------------
                            gamma(a)

Funktion: gamma_incomplete_generalized (a, z1, z2)

  Verallgemeinerte unvollständige Gammafunktion

                        z2
                       /
                       [    a - 1   - t
                       I   t      %e    dt
                       ]
                       /
                        z1

Optionsvariable: gammalim

  Standardwert: 1000000

  Kontrolliert die Vereinfachung der Gammafunktion für rationale Argumente. Ist der Betrag des Arguments der Gammafunktion größer als `gammalim`, wird die Gammafunktion nicht vereinfacht. Damit wird verhindert, dass die Berechnung der Gammafunktion zu einem Überlauf führt und mit einem Fehler abbricht.

  Siehe auch die Optionsvariable `factlim`, um die Vereinfachung für ganze Zahlen zu kontrollieren.

Funktion: makegamma (expr)

  Ersetzt Fakultäten sowie Binomial- und Betafunktionen durch die Gammafunktion `gamma` im Ausdruck expr.

  Siehe auch die Funktion `makefact`, um stattdessen Fakultäten in den Ausdruck einzusetzen.

  Beispiel:

      (%i1) expr: binomial(a,b)*gamma(b+1)/gamma(a+1);
                         binomial(a, b) gamma(b + 1)
      (%o1)              ---------------------------
                                gamma(a + 1)
      (%i2) makegamma(expr);
                                     1
      (%o2)                  ------------------
                             gamma(- b + a + 1)

Funktion: beta (a, b)

  Die Betafunktion ist definiert als `gamma(a) gamma(b)/gamma(a+b)` (A & S 6.2.1).

  Maxima vereinfacht die Betafunktion für positive ganze Zahlen a und b sowie rationale Zahlen, deren Summe `a + b` eine ganze Zahl ist. Hat die Optionsvariable `beta_args_sum_to_integer` den Wert `true`, vereinfacht Maxima die Betafunktion für allgemeine Ausdrücke a und b, deren Summe eine ganze Zahl ist.

  Ist eines der Argumente a oder b Null, ist die Betafunktion nicht definiert.

  Im allgemeinen ist die Betafunktion nicht definiert für negative ganze Zahlen als Argument. Ausnahme ist der Fall, dass a = -n, wobei n eine positive ganze Zahl und b eine positive ganze Zahl mit b <= b ist. In diesem Fall kann eine analytische Fortsetzung der Betafunktion definiert werden. Maxima gibt für diesen Fall ein Ergebnis zurück.

  Hat die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true`, werden Ausdrücke wie `beta(a+n, b` und `beta(a-n, b)` oder `beta(a, b+n` und `beta(a, b-n)` entwickelt.

  Maxima berechnet die Betafunktion für reelle und komplexe Gleitkommazahlen numerisch. Für die numerische Berechnung nutzt Maxima die Funktion `log_gamma`:

                 - log_gamma(b + a) + log_gamma(b) + log_gamma(a)
               %e

  Maxima kennt Symmetrieeigenschaften der Betafunktion. Die Betafunktion ist symmetrisch und hat Spiegelsymmetrie.

  Maxima kennt die Ableitung der Betafunktion nach den Argumenten a und b.

  Mit der Funktion `makegamma` kann die Betafunktion durch Gammafunktionen ersetzt werden. Entsprechend ersetzt die Funktion `makefact` Betafunktionen in einem Ausdruck durch Fakultäten.

  Beispiele:

  Vereinfachung der Betafunktion, wenn eines der Argumente eine ganze Zahl ist.

      (%i1) [beta(2,3),beta(2,1/3),beta(2,a)];

                                     1   9      1
      (%o1)                         [--, -, ---------]
                                     12  4  a (a + 1)

  Vereinfachung der Betafunktion für zwei rationale Argumente, die sich zu einer ganzen Zahl summieren.

      (%i2) [beta(1/2,5/2),beta(1/3,2/3),beta(1/4,3/4)];
                                3 %pi   2 %pi
      (%o2)                    [-----, -------, sqrt(2) %pi]
                                  8    sqrt(3)

  Hat die Optionsvariable `beta_args_sum_to_integer` den Wert `true`, vereinfacht die Betafunktion für allgemeine Ausdrücke, die sich zu einer ganzen Zahl summieren.

      (%i3) beta_args_sum_to_integer:true$
      (%i4) beta(a+1,-a+2);
                                      %pi (a - 1) a
      (%o4)                         ------------------
                                    2 sin(%pi (2 - a))

  Die möglichen Ergebnisse, wenn eines der Argumente eine negative ganze Zahl ist.

      (%i5) [beta(-3,1),beta(-3,2),beta(-3,3)];
                                          1  1    1
      (%o5)                            [- -, -, - -]
                                          3  6    3

  Vereinfachungen, wenn die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true` hat.

      (%i6) beta_expand:true$
      (%i7) [beta(a+1,b),beta(a-1,b),beta(a+1,b)/beta(a,b+1)];
                          a beta(a, b)  beta(a, b) (b + a - 1)  a
      (%o7)              [------------, ----------------------, -]
                             b + a              a - 1           b

  Die Betafunktion ist nicht definiert, wenn eines der Argumente Null ist.

      (%i7) beta(0,b);
      beta: expected nonzero arguments; found 0, b
       -- an error.  To debug this try debugmode(true);

  Numerische Berechnung der Betafunktion für reelle und komplexe Argumente.

      (%i8) beta(2.5,2.3);
      (%o8) .08694748611299981

      (%i9) beta(2.5,1.4+%i);
      (%o9) 0.0640144950796695 - .1502078053286415 %i

      (%i10) beta(2.5b0,2.3b0);
      (%o10) 8.694748611299969b-2

      (%i11) beta(2.5b0,1.4b0+%i);
      (%o11) 6.401449507966944b-2 - 1.502078053286415b-1 %i

  Die Betafunktion ist symmetrisch und hat Spiegelsymmetrie.

      (%i14) beta(a,b)-beta(b,a);
      (%o14)                                 0
      (%i15) declare(a,complex,b,complex)$
      (%i16) conjugate(beta(a,b));
      (%o16)                 beta(conjugate(a), conjugate(b))

  Ableitung der Betafunktion.

      (%i17) diff(beta(a,b),a);
      (%o17)               - beta(a, b) (psi (b + a) - psi (a))
                                            0             0

Funktion: beta_incomplete (a, b, z)

  Die Definition der unvollständigen Betafunktion ist (A & S 6.6.1)

                             z
                            /
                            [         b - 1  a - 1
                            I  (1 - t)      t      dt
                            ]
                            /
                             0

  Diese Definition ist möglich für realpart(a)>0 und realpart(b)>0 sowie abs(z)<1. Für andere Werte kann die unvollständige Betafunktion als eine verallgemeinerte Hypergeometrische Funktion definiert werden:

         gamma(a) hypergeometric_generalized([a, 1 - b], [a + 1], z) z

  (Siehe functions.wolfram.com für eine Definition der unvollständigen Betafunktion.)

  Für negative ganze Zahlen a = -n und positive ganze Zahlen b = m mit m <= n kann die unvollständige Betafunktion definiert werden als

                                  m - 1           k
                                  ====  (1 - m)  z
                            n - 1 \            k
                           z       >    -----------
                                  /     k! (n - k)
                                  ====
                                  k = 0

  Maxima nutzt diese Definition, um die Funktion `beta_incomplete` für negative ganzzahlige Argumente a zu vereinfachen.

  Für positive ganzzahlige Argumente a vereinfacht `beta_incomplete` für jedes Argument b und z. Entsprechend vereinfacht `beta_incomplete` für ein positives ganzzahliges Argument b mit der Ausnahme, dass a eine negative ganze Zahl ist.

  Für z=0 und realpart(a) > 0 hat `beta_incomplete` den speziellen Wert Null. Für z=1 und realpart(b) > 0 vereinfacht `beta_incomplete` zu einem Ausdruck mit der Betafunktion `beta(a, b)`.

  Maxima berechnet `beta_incomplete` numerisch für reelle und komplexe Gleitkommazahlen als Argumente. Für die numerische Berechnung nutzt Maxima eine Entwicklung der unvollständigen Betafunktion als Kettenbruch.

  Hat die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true`, entwickelt Maxima Ausdrücke der Form `beta_incomplete(a+n, b, z)` und `beta_incomplete(a-n, b, z)`, wobei `n` eine ganze Zahl ist.

  Maxima kennt die Ableitungen der unvollständigen Betafunktion nach den Variablen a, b und z und das Integral für die Integrationsvariable z.

  Beispiele:

  Vereinfachung für eine positive ganze Zahl als Argument a.

      (%i1) beta_incomplete(2,b,z);
                                             b
                                  1 - (1 - z)  (b z + 1)
      (%o1)                       ----------------------
                                        b (b + 1)

  Vereinfachung für eine positive ganze Zahl als Argument b.

      (%i2) beta_incomplete(a,2,z);
                                                     a
                                    (a (1 - z) + 1) z
      (%o2)                         ------------------
                                        a (a + 1)

  Vereinfachung für positive ganzzahlige Argumente a und b.

      (%i3) beta_incomplete(3,2,z);
                                                     3
                                    (3 (1 - z) + 1) z
      (%o3)                         ------------------
                                            12

  a ist eine negative ganze Zahl mit b <= (-a). Maxima vereinfacht für diesem Fall.

      (%i4) beta_incomplete(-3,1,z);
                                             1
      (%o4)                              - ----
                                              3
                                           3 z

  Für die speziellen Werte z=0 und z=1 vereinfacht Maxima.

      (%i5) assume(a>0,b>0)$
      (%i6) beta_incomplete(a,b,0);
      (%o6)                                 0
      (%i7) beta_incomplete(a,b,1);
      (%o7)                            beta(a, b)

  Numerische Berechnung für reelle Argumente.

      (%i8) beta_incomplete(0.25,0.50,0.9);
      (%o8)                          4.594959440269333
      (%i9)  fpprec:25$
      (%i10) beta_incomplete(0.25,0.50,0.9b0);
      (%o10)                    4.594959440269324086971203b0

  Für abs(z) > 1 ist das Ergebnis komplex.

      (%i11) beta_incomplete(0.25,0.50,1.7);
      (%o11)              5.244115108584249 - 1.45518047787844 %i

  Numerische Ergebnisse für komplexe Argumente.

      (%i14) beta_incomplete(0.25+%i,1.0+%i,1.7+%i);
      (%o14)             2.726960675662536 - .3831175704269199 %i
      (%i15) beta_incomplete(1/2,5/4*%i,2.8+%i);
      (%o15)             13.04649635168716 %i - 5.802067956270001
      (%i16)

  Entwicklung, wenn `beta_expand` den Wert `true` hat.

      (%i23) beta_incomplete(a+1,b,z),beta_expand:true;
                                                             b  a
                         a beta_incomplete(a, b, z)   (1 - z)  z
      (%o23)             -------------------------- - -----------
                                   b + a                 b + a

      (%i24) beta_incomplete(a-1,b,z),beta_expand:true;
                                                                 b  a - 1
                 beta_incomplete(a, b, z) (- b - a + 1)   (1 - z)  z
      (%o24)     -------------------------------------- - ---------------
                                 1 - a                         1 - a

  Ableitung und Integral der unvollständigen Betafunktion.

      (%i34) diff(beta_incomplete(a, b, z), z);
                                    b - 1  a - 1
      (%o34)                 (1 - z)      z
      (%i35) integrate(beta_incomplete(a, b, z), z);
                    b  a
             (1 - z)  z
      (%o35) ----------- + beta_incomplete(a, b, z) z
                b + a
                                             a beta_incomplete(a, b, z)
                                           - --------------------------
                                                       b + a
      (%i36) factor(diff(%, z));
      (%o36)              beta_incomplete(a, b, z)

Funktion: beta_incomplete_regularized (a, b, z)

  Die regularisierte unvollständige Beta Funktion (A & S 6.6.2), die definiert ist als

                    beta_incomplete(a, b, z)
                    ------------------------
                           beta(a, b)

  Wie bei der Funktion `beta_incomplete` ist diese Definition nicht vollständig. Siehe functions.wolfram.com für eine vollständige Definition der Funktion.

  `beta_incomplete_regularized` vereinfacht, wenn das Argument a oder b eine positive ganze Zahl ist. Für Argumente `z = 0` und `realpart(a) > 0` vereinfacht die Funktion `beta_incomplete_regularized` zu `0`. Für `z = 1` und `realpart(b) > 0` vereinfacht die Funktion `beta_incomplete_regularized` zu `1`.

  Maxima berechnet `beta_incomplete_regularized` für reelle und komplexe Gleitkommazahlen als Argumente numerisch.

  When `beta_expand` is `true`, Maxima expands `beta_incomplete_regularized` for arguments a+n or a-n, where n is an integer.

  Hat die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true`, expandiert Maxima `beta_incomplete_regularized` für Argumente a+n oder a-n, wobei n eine ganze Zahl ist.

  Maxima kennt die Ableitung der Funktion `beta_incomplete_regularized` nach den Argumenten a, b und z sowie das Integral für das Argument z.

  Beispiele:

  Vereinfachung, wenn die Argumente a oder b ganze Zahlen sind.

      (%i1) beta_incomplete_regularized(2,b,z);
                                      b
      (%o1)                1 - (1 - z)  (b z + 1)
      (%i2) beta_incomplete_regularized(a,2,z);
                                              a
      (%o2)                  (a (1 - z) + 1) z
      (%i3) beta_incomplete_regularized(3,2,z);
                                              3
      (%o3)                  (3 (1 - z) + 1) z

  Für die speziellen Werte z=0 und z=1 vereinfacht Maxima.

      (%i4) assume(a>0,b>0)$

      (%i5) beta_incomplete_regularized(a,b,0);
      (%o5)                           0
      (%i6) beta_incomplete_regularized(a,b,1);
      (%o6)                           1

  Numerische Berechnung für reelle und komplexe Argumente.

      (%i7) beta_incomplete_regularized(0.12,0.43,0.9);
      (%o7)                   .9114011367359802
      (%i8) fpprec:32$

      (%i9) beta_incomplete_regularized(0.12,0.43,0.9b0);
      (%o9)         9.1140113673598075519946998779975b-1
      (%i10) beta_incomplete_regularized(1+%i,3/3,1.5*%i);
      (%o10)      .2865367499935405 %i - .1229959633346841
      (%i11) fpprec:20$

      (%i12) beta_incomplete_regularized(1+%i,3/3,1.5b0*%i);
      (%o12) 2.8653674999354036142b-1 %i - 1.2299596333468400163b-1

  Expansion, wenn `beta_expand` den Wert `true` hat.

      (%i13) beta_incomplete_regularized(a+1,b,z);
                                                           b  a
                                                    (1 - z)  z
      (%o13) beta_incomplete_regularized(a, b, z) - ------------
                                                    a beta(a, b)
      (%i14) beta_incomplete_regularized(a-1,b,z);

      (%o14) beta_incomplete_regularized(a, b, z)
                                                           b  a - 1
                                                    (1 - z)  z
                                               - ----------------------
                                                 beta(a, b) (b + a - 1)

  Die Ableitung und das Integral der Funktion.

      (%i15) diff(beta_incomplete_regularized(a,b,z),z);
                                    b - 1  a - 1
                             (1 - z)      z
      (%o15)                 -------------------
                                 beta(a, b)
      (%i16) integrate(beta_incomplete_regularized(a,b,z),z);
      (%o16) beta_incomplete_regularized(a, b, z) z
                                                                 b  a
                                                          (1 - z)  z
                a (beta_incomplete_regularized(a, b, z) - ------------)
                                                          a beta(a, b)
              - -------------------------------------------------------
                                         b + a

Funktion: beta_incomplete_generalized (a, b, z1, z2)

  Die Definition der verallgemeinerten unvollständigen Betafunktion ist

                            z2
                           /
                           [          b - 1  a - 1
                           I   (1 - t)      t      dt
                           ]
                           /
                            z1

  Maxima vereinfacht `beta_incomplete_refularized` für positive ganzzahlige Argumente a und b.

  Ist realpart(a)>0 und z1=0 oder z2=0, vereinfacht Maxima `beta_incomplete_generalized` zu der Funktion `beta_incomplete`. Ist realpart(b)>0 und z1=1 oder z2=1, vereinfacht Maxima zu einem Ausdruck mit der Funktion `beta` und `beta_incomplete`.

  Maxima berechnet `beta_incomplete_regularized` numerisch für reelle und komplexe Gleitkommazahlen in doppelter und beliebiger Genauigkeit.

  Hat die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true`, dann expandiert Maxima `beta_incomplete_generalized` für Argumente a+n und a-n, wobei n eine positive ganze Zahl ist.

  Maxima kennt die Ableitung der Funktion `beta_incomplete_generalized` nach den Variablen a, b, z1 und z2 sowie die Integrale für die Integrationsvariablen z1 und z2.

  Beispiele:

  Maxima vereinfacht `beta_incomplete_generalized`, wenn a und b positive ganze Zahlen sind.

      (%i1) beta_incomplete_generalized(2,b,z1,z2);

                         b                      b
                 (1 - z1)  (b z1 + 1) - (1 - z2)  (b z2 + 1)
      (%o1)      -------------------------------------------
                                  b (b + 1)

      (%i2) beta_incomplete_generalized(a,2,z1,z2);

                                    a                      a
                 (a (1 - z2) + 1) z2  - (a (1 - z1) + 1) z1
      (%o2)      -------------------------------------------
                                  a (a + 1)

      (%i3) beta_incomplete_generalized(3,2,z1,z2);
                    2      2                       2      2
            (1 - z1)  (3 z1  + 2 z1 + 1) - (1 - z2)  (3 z2  + 2 z2 + 1)
      (%o3) -----------------------------------------------------------
                                        12

  Vereinfachung für die speziellen Werte z1=0, z2=0, z1=1 und z2=1.

      (%i4) assume(a > 0, b > 0)$
      (%i5) beta_incomplete_generalized(a,b,z1,0);
      (%o5)                    - beta_incomplete(a, b, z1)

      (%i6) beta_incomplete_generalized(a,b,0,z2);
      (%o6)                    - beta_incomplete(a, b, z2)

      (%i7) beta_incomplete_generalized(a,b,z1,1);
      (%o7)              beta(a, b) - beta_incomplete(a, b, z1)

      (%i8) beta_incomplete_generalized(a,b,1,z2);
      (%o8)              beta_incomplete(a, b, z2) - beta(a, b)

  Numerische Berechnung für reelle Argumente in doppelter und beliebiger Gleitkommagenauigkeit.

      (%i9) beta_incomplete_generalized(1/2,3/2,0.25,0.31);
      (%o9)                        .09638178086368676

      (%i10) fpprec:32$
      (%i10) beta_incomplete_generalized(1/2,3/2,0.25,0.31b0);
      (%o10)               9.6381780863686935309170054689964b-2

  Numerische Berechnung für komplexe Argumente in doppelter und beliebiger Gleitkommagenauigkeit.

      (%i11) beta_incomplete_generalized(1/2+%i,3/2+%i,0.25,0.31);
      (%o11)           - .09625463003205376 %i - .003323847735353769
      (%i12) fpprec:20$
      (%i13) beta_incomplete_generalized(1/2+%i,3/2+%i,0.25,0.31b0);
      (%o13)     - 9.6254630032054178691b-2 %i - 3.3238477353543591914b-3

  Expansion für a+n oder a-n und n eine positive ganze Zahl, wenn `beta_expand` den Wert `true` hat.

      (%i14) beta_expand:true$

      (%i15) beta_incomplete_generalized(a+1,b,z1,z2);

                     b   a           b   a
             (1 - z1)  z1  - (1 - z2)  z2
      (%o15) -----------------------------
                         b + a
                            a beta_incomplete_generalized(a, b, z1, z2)
                          + -------------------------------------------
                                               b + a

      (%i16) beta_incomplete_generalized(a-1,b,z1,z2);

             beta_incomplete_generalized(a, b, z1, z2) (- b - a + 1)
      (%o16) -------------------------------------------------------
                                      1 - a
                                          b   a - 1           b   a - 1
                                  (1 - z2)  z2      - (1 - z1)  z1
                                - -------------------------------------
                                                  1 - a

  Ableitung nach der Variablen z1 und die Integrale für die Integrationsvariablen z1 und z2.

      (%i17) diff(beta_incomplete_generalized(a,b,z1,z2),z1);
                                     b - 1   a - 1
      (%o17)               - (1 - z1)      z1
      (%i18) integrate(beta_incomplete_generalized(a,b,z1,z2),z1);
      (%o18) beta_incomplete_generalized(a, b, z1, z2) z1
                                        + beta_incomplete(a + 1, b, z1)
      (%i19) integrate(beta_incomplete_generalized(a,b,z1,z2),z2);
      (%o19) beta_incomplete_generalized(a, b, z1, z2) z2
                                        - beta_incomplete(a + 1, b, z2)

Optionsvariable: beta_expand

  Standardwert: `false`

  Hat die Optionsvariable `beta_expand` den Wert `true`, werden `beta(a,b)` und verwandte Funktionen für Argumente a+n oder a-n entwickelt, wobei n eine positive ganze Zahl ist.

Optionsvariable: beta_args_sum_to_integer

  Standardwert: `false`

  Hat die Optionsvariable `beta_args_sum_to_integer` den Wert `true`, vereinfacht Maxima die Funktion `beta(a,b)`, wenn sich die Argumente a und b zu einer ganzen Zahlen summieren. Siehe auch `beta`.

Funktion: psi [n](x)

  Ist definiert als die Ableitung der Funktion `log(gamma(x))` der Ordnung `n+1`. `psi[0](x)` ist die erste Ableitung, `psi[1](x)` ist die zweite Ableitung, usw.

  Maxima kann numerische Werte für reelle Gleitkommazahlen berechnen. Weiterhin kann Maxima die Funktion `psi` für rationale Argumente zu exakten Werten vereinfachen. Die Optionsvariablen `maxpsiposint`, `maxpsinegint`, `maxpsifracnum` und `maxpsifracdenom` kontrollieren, den Wertebereich der Argumente für den die Funktion `psi` vereinfacht.

  Die Funktion `bfpsi` des `bffac`-Package kann numerische Werte der Funktion `psi` berechnen.

Optionsvariable: maxpsiposint

  Standardwert: `20`

  Die Optionsvariable `maxpsiposint` kontrolliert die Vereinfachung der Funktion `psi` und enthält eine obere positive Schranke. Ist das Argument x der Funktion `psi` größer als `maxpsiposint`, dann versucht Maxima nicht `psi[n](x)` zu vereinfachen.

  Siehe auch `maxpsifracdenom`, `maxpsifracnum` und `maxpsinegint`.

  Beispiele:

      (%o1)                          20
      (%i2) psi[0](20);
                             275295799
      (%o2)                  --------- - %gamma
                             77597520
      (%i3) maxpsiposint:10;
      (%o3)                          10
      (%i4) psi[0](20);
      (%o4)                       psi (20)
                                     0
      (%i5) psi[0](10);
                                7129
      (%o5)                     ---- - %gamma
                                2520

Optionsvariable: maxpsinegint

  Standardwert: `-10`

  Die Optionsvariable `maxpsinegint` kontrolliert die Vereinfachung der Funktion `psi` und enthält eine untere negative Schranke. Ist das Argument x der Funktion `psi` kleiner als `maxpsinegint`, dann versucht Maxima nicht `psi[n](x)` zu vereinfachen.

  Siehe auch `maxpsifracdenom`, `maxpsifracnum` und `maxpsiposint`.

  Beispiele:

      (%i1) maxpsinegint:-10;
      (%o1)                         - 10
      (%i2) psi[0](-3/2);
                                                 8
      (%o2)                - 2 log(2) - %gamma + -
                                                 3
      (%i3) maxpsinegint:-1;
      (%o3)                          - 1
      (%i4) psi[0](-3/2);
                                         3
      (%o4)                       psi (- -)
                                     0   2
      (%i5) psi[0](-1/2);
      (%o5)                - 2 log(2) - %gamma + 2

Optionsvariable: maxpsifracnum

  Standardwert: `6`

  Die Optionsvariable `maxpsifracnum` kontrolliert die Vereinfachung der Funktion `psi`. Ist das Argument x der Funktion `psi` eine rationale Zahl kleiner als eins mit `p/q` und ist der Zähler `p` größer als `maxpsifracnum`, dann versucht Maxima nicht `psi[n](x)` zu vereinfachen.

  Siehe auch `maxpsifracdenom`, `maxpsiposint` und `maxpsinegint`.

  Beispiele:

      (%i1) maxpsifracnum: 6;
      (%o1)                           6
      (%i2) psi[0](5/6);
                  3 log(3)              sqrt(3) %pi
      (%o2)     - -------- - 2 log(2) + ----------- - %gamma
                     2                       2
      (%i3) maxpsifracnum: 3;
      (%o3)                           3
      (%i4) psi[0](5/6);
                                        5
      (%o4)                        psi (-)
                                      0 6

Optionsvariable: maxpsifracdenom

  Standardwert: `6`

  Die Optionsvariable `maxpsifracdenom` kontrolliert die Vereinfachung der Funktion `psi`. Ist das Argument x der Funktion `psi` eine rationale Zahl kleiner als eins mit `p/q` und ist der Nenner `q` größer als `maxpsifracdenom`, dann versucht Maxima nicht `psi[n](x)` zu vereinfachen.

  Siehe auch `maxpsifracnum`, `maxpsiposint` und `maxpsinegint`.

  Beispiele:

      (%i1) maxpsifracdenom: 6;
      (%o1)                           6
      (%i2) psi[0](1/6);
                  3 log(3)              sqrt(3) %pi
      (%o2)     - -------- - 2 log(2) - ----------- - %gamma
                     2                       2
      (%i3) maxpsifracdenom: 4;
      (%o3)                           4
      (%i4) psi[0](1/6);

                                        1
      (%o4)                        psi (-)
                                      0 6

      (%i5) psi[0](1/5);
                                        1
      (%o5)                        psi (-)
                                      0 5
      (%i6) psi[0](1/4);
                                       %pi
      (%o6)               - 3 log(2) - --- - %gamma
                                        2

Funktion: makefact (expr)

  Ersetzt Binomial-, Gamma- und Beta-Funktionen, die im Ausdruck expr auftreten, durch Fakultäten.

  Siehe auch die Funktion `makegamma`.

Funktion: numfactor (expr)

  Gibt einen numerischen Faktor des Produktes expr zurück. Ist expr kein Produkt oder enthält das Produkt keinen numerischen Faktor ist die Rückgabe `1`.

  Beispiel:

      (%i1) gamma (7/2);
                                15 sqrt(%pi)
      (%o1)                     ------------
                                     8
      (%i2) numfactor (%);
                                     15
      (%o2)                          --
                                     8

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