삼각 적분 함수

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목차
1. 설명2. 특징
2.1. 윌브레이엄-기브스 상수
3. 관련 문서

1. 설명 [편집]

삼각 적분 함수(Trigonometric integrals)특수함수의 하나로, 각각 Si(x)\mathrm{Si}(x), Ci(x)\mathrm{Ci}(x)로 표기하며, 정의는 다음과 같다.

Si(x)0xsinttdtCi(x)xcosttdt\displaystyle \begin{aligned} \mathrm{Si}(x) &\equiv \int_{0}^{x}\frac{\sin{t}}{t}\,\mathrm{d}t \\ \mathrm{Ci}(x) &\equiv -\int_{x}^{\infty}\frac{\cos{t}}{t}\,\mathrm{d}t \end{aligned}[1]

이 함수에 대한 그래프는 아래와 같다.

파일:나무_삼각적분함수_그래프_NEW.png
위 그래프에서 보듯 limxSi(x)=π/2\displaystyle \lim_{x \to \infty} \mathrm{Si}(x) = {\pi}/{2} , limxCi(x)=0\displaystyle \lim_{x \to \infty} \mathrm{Ci}(x) = 0이다.

2. 특징 [편집]

특이하게도 sine, cosine만 적분이 정의되고 그 외의 삼각함수는 적분이 정의되지 않으며, 원본 함수와는 달리 Si(x)/Ci(x){\mathrm{Si}(x)}/{\mathrm{Ci}(x)}를 한다고 탄젠트 적분 함수를 만들 수 있는 것도 아니다.

사인곡선에서 유도되는 함수인 만큼 파동이나 전기적 신호를 다루는 학문에서 널리 쓰인다.

둘 다 대칭함수이다. Si(x)\mathrm{Si}(x)는 홀함수, 실수부를 취한 (Ci(x))\Re(\mathrm{Ci}(x))는 짝함수이다.[2]

양수 범위에서 Si(x){\rm Si}(x)x=πx=\pi에서, Ci(x){\rm Ci}(x)x=π2\displaystyle x=\frac{\pi}{2}에서 최댓값을 갖는다.

2.1. 윌브레이엄-기브스 상수 [편집]

Wilbraham-Gibbs Constant

위에서 언급한 Si(x){\rm Si}(x)의 최댓값인 Si(π){\rm Si}(\pi)는 따로 윌브레이엄-기브스 상수라는 이름이 붙어 있다. 약 1.8519371.851937 정도의 값으로, 푸리에 급수의 부산물 중 하나이다. 헨리 윌브레이엄조시아 윌러드 깁스가 발견했다.

저 윌브레이엄-기브스 상수에 2π\displaystyle \frac{2}{\pi}를 곱하면 '기브스 상수'[3]라는 또 다른 상수가 된다.

3. 관련 문서 [편집]


[1] 그래프 그려주는 프로그램 중 하나인 Desmos에서는 무한대를 입력할 수 없어서 이렇게는 불가능하지만, 대신 Ci(x)=0xcost1tdt+lnx01ln[ln(1t)]dt \displaystyle \mathrm{Ci}(x)=\int_{0}^{x}\frac{\cos{t}-1}{t}\,\mathrm{d}t+\ln{x}-\int_{0}^{1}\ln{\left[\ln{\left(\frac{1}{t} \right)} \right]}\,\mathrm{d}t로 입력할 수 있다. 요즘은 infty라 쓰면 \infty가 입력된다.[2] 실수부를 취하지 않을 경우 x<0x<0 범위에서 Ci(x)=(Ci(x))+iπ\mathrm{Ci}(x)=\Re(\mathrm{Ci}(x))+i\pi이므로 짝함수가 아니다.[3]1.1789801.178980


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