误差函数
数学概念
在数学中,误差函数(也称之为高斯误差函数,error function or Gauss error function)是一个非基本函数(即不是初等函数),其在概率论统计学以及偏微分方程和半导体物理中都有广泛的应用。
定义
自变量为x的误差函数定义为:
且有erf(∞)=1和erf(-x)=-erf(x)。
互补误差函数erfc(x)定义为:
数学表达
误差函数是特殊的不完全伽马函数之一.即
也可以用汇合型超几何函数F(α;γ;z)或惠特克函数Wk,m(z)表示:
导数与积分
误差函数的导数为:
误差函数的重积分定义为:
可得
级数展开式
误差函数的级数展开式为:
应用
高斯函数的不定积分是误差函数。在自然科学、社会科学、数学以及工程学等领域都有高斯函数的身影,这方面的例子包括:
在统计学与机率论中,高斯函数是常态分布的密度函数,根据中心极限定理它是复杂总和的有限机率分布。正态函数从均值μ开始到指定值x的概率如下:
高斯函数是量子谐振子基态的波函数。
计算化学中所用的分子轨道是名为高斯轨道的高斯函数的线性组合(参见量子化学中的基组)。
在数学领域,高斯函数在厄尔米特多项式的定义中起著重要作用。
高斯函数与量子场论中的真空态相关。
在光学以及微波系统中有高斯波束的应用。
高斯函数在图像处理中用作预平滑核。
参考资料
最新修订时间:2024-04-23 14:28
目录
概述
定义
数学表达
导数与积分
级数展开式
应用
参考资料