Función poligamma equilibrada

En matemáticas, la función poligamma generalizada o función negapoligamma balanceada es una función introducida por Olivier Espinosa Aldunate y Victor Hugo Moll . ^{[ 1 ]}

Generaliza la función poligamma a órdenes negativos y fraccionarios, pero sigue siendo igual a ella para órdenes enteros positivos.

La función poligamma generalizada se define de la siguiente manera:

${\displaystyle \psi (z,q)={\frac {\zeta '(z+1,q)+{\bigl (}\psi (-z)+\gamma {\bigr )}\zeta (z+1,q)}{\Gamma (-z)}}}$

o alternativamente,

${\displaystyle \psi (z,q)=e^{-\gamma z}{\frac {\partial }{\partial z}}\left(e^{\gamma z}{\frac {\zeta (z+1,q)}{\Gamma (-z)}}\right),}$

donde ψ ( z ) es la función poligamma y ζ ( z , q ) , es la función zeta de Hurwitz .

La función está equilibrada, ya que satisface las condiciones.

${\displaystyle f(0)=f(1)\quad {\text{y}}\quad \int _{0}^{1}f(x)\,dx=0}$.

Varias funciones especiales pueden expresarse en términos de la función poligamma generalizada.

${\displaystyle {\begin{aligned}\psi (x)&=\psi (0,x)\\\psi ^{(n)}(x)&=\psi (n,x)\qquad n\in \mathbb {N} \\\Gamma (x)&=\exp \left(\psi (-1,x)+{\tfrac {1}{2}}\ln 2\pi \right)\\\zeta (z,q)&={\frac {(-1)^{z}}{\Gamma (z)}}\psi (z-1,q)\\\zeta '(-1,x)&=\psi (-2,x)+{\frac {x^{2}}{2}}-{\frac {x}{2}}+{\frac {1}{12}}\\\end{aligned}}}$

${\displaystyle K(z)=A\exp \left(\psi (-2,z)+{\frac {z^{2}-z}{2}}\right)}$

donde K ( z ) es la función K y A es la constante de Glaisher .

La función poligamma equilibrada se puede expresar en forma cerrada en ciertos puntos (donde A es la constante de Glaisher y G es la constante de Catalan ):

${\displaystyle {\begin{aligned}\psi \left(-2,{\tfrac {1}{4}}\right)&={\tfrac {1}{8}}\ln A+{\frac {G}{4\pi }}&&\\\psi \left(-2,{\tfrac {1}{2}}\right)&={\tfrac {1}{2}}\ln A-{\tfrac {1}{24}}\ln 2&\\\psi \left(-3,{\tfrac {1}{2}}\right)&={\frac {3\zeta (3)}{32\pi ^{2}}}\\\psi (-2,1)&=-\ln A&\\\psi (-3,1)&={\frac {-\zeta (3)}{8\pi ^{2}}}\\\psi (-2,2)&=-\ln A-1&\\\psi (-3,2)&={\frac {-\zeta (3)}{8\pi ^{2}}}-{\tfrac {3}{4}}\\\end{aligned}}}$