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得到许可的 未经许可 需要身份验证 发布人:德古意特出版社 2018年3月31日

经典磁学与含修正贝塞尔函数的积分公式

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摘要

我们研究了一些经典磁自旋模型中遇到的积分表达式。其思想是计算代表这些模型的配分函数表达式构建块的关键积分。一般计算可以让人们更好地了解感兴趣量的内部结构,这反过来可能会带来新的有用见解。我们发现,在一般情况下,应用两种不同的方法来解决问题,会得到一个有趣的积分公式,其中涉及第一类修正贝塞尔函数,这似乎是一个新的积分公式。我们进行了蒙特卡洛模拟,以验证所获得积分公式的正确性。额外的数值积分测试也会得到相同的结果。当所考虑的方法被推广时,可以得到一个线性积分方程,该方程可能对依赖于成熟的传递矩阵形式主义的经典磁性自旋模型的数值研究感兴趣。

资金报表:这项研究得到了国家科学基金会(NSF)第DMR-1410350和DMR-1705084号拨款的部分支持。

致谢:

作者感谢匿名裁判提出了附录中概述的结果分析证明。

附录

计算F类(,θ)

等式中的关系(25)可以写为:

(27)F类(,θ)=1+1d日e(电子)余弦θ0θ12=2π12(),

基于(x个)来自等式(5). 我们使用参考文献中的等式(10.25.2)扩展了出现在积分符号内的第一类修正贝塞尔函数。25上面写着:

(28)ν(z(z))=z(z)2νk个=0z(z)24k个k个!Γ(ν+k个+1),

哪里Γ表示伽马函数。对于ν=0其中一个具有:

(29)0(z(z))=k个=0z(z)2k个22k个(k个!)2.

我们用等式代替结果(29)转化为等式(27)以及交换求和和积分:

(30)F类(,θ)=k个=02k个2k个θ22k个(k个!)21+1d日e(电子)余弦θ(12)k个d日.

我们现在依赖于参考文献的等式(10.32.2)。25其内容如下:

(31)ν(z(z))=z(z)2νπΓ(ν+12)1+1(1t吨2)ν1/2e(电子)±z(z)t吨d日t吨.

对于ν=k个+1/2这样的公式将导致:

(32)1+1(1t吨2)k个e(电子)±z(z)t吨d日t吨=πk个!z(z)2k个+12k个+12(z(z)).

在eq的帮助下(32),一个变换方程(30)到:

(33)F类(,θ)=2π余弦θk个=01k个![2θ2余弦θ]k个k个+12(余弦θ).

我们现在使用参考文献中的等式5.7.6.(1)。22(第660页)给出:

(34)k个=0t吨k个k个!J型k个+ν(z(z))=z(z)ν/2(z(z)2t吨)ν/2J型ν(z(z)22t吨z(z)),

哪里J型k个+ν(z(z))是第一类贝塞尔函数。这个公式表明ν=1/2我们应该有:

(35)k个=0t吨k个k个!J型k个+12(z(z))=(z(z)z(z)2t吨)1/4J型12(z(z)(z(z)2t吨)).

参考文献中等式(10.27.6)中的公式。25解释了具有虚参数的第一类贝塞尔函数如何与第一类修正贝塞尔函数相关:

(36)ν(z(z))=e(电子)νπ2J型νz(z)e(电子)π2.

这意味着,对于我们的具体情况,我们有:

(37)J型ν(z(z))=e(电子)νπ2ν(z(z)).

下一步是写z(z)=ξ,t吨=τ并使用等式(37)转换等式(35)根据第一类修正贝塞尔函数。在对方程式进行了一些仔细的代数运算之后(35)(注意一个因素e(电子)π4出现在等式的两边,因此抵消),可以得到:

(38)k个=0τk个k个!k个+12(ξ)=(ξξ+2τ)1/412(ξ(ξ+2τ)).

方程式中的公式(38)可以立即应用于等式(33)理解为:

(39)τ=2θ2余弦θ;ξ=余弦θ.

因此,人们获得F类(,θ)=2π12()如等式(27).

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收到:2017-08-31
认可的:2015-03-15
在线发布:2018-03-31
印刷出版:2018-06-26

©2018 Walter de Gruyter GmbH,柏林/波士顿

于2024年6月23日从下载https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ijnsns-2017-0193/html
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