In der Mathematik werden verschiedene spezielle Funktionen als Dilogarithmus bezeichnet. Der klassische Dilogarithmus ist ein Spezialfall des Polylogarithmus.

Klassischer Dilogarithmus

Der klassische Dilogarithmus ist für komplexe Zahlen mit definiert durch die Potenzreihe

.

Er lässt sich durch analytische Fortsetzung auf fortsetzen:

.

(Hierbei muss entlang eines Weges in integriert werden.)

Bloch-Wigner-Dilogarithmus

Der Bloch-Wigner-Dilogarithmus ist für definiert durch

.

Er ist wohl-definiert und stetig, auch in .

Er ist analytisch in , in 0 und 1 hat er Singularitäten vom Typ .

Rogers-Dilogarithmus

Der Rogers-Dilogarithmus ist definiert durch

für .

Eine andere gebräuchliche Definition ist

.

Diese hängt mit der erstgenannten via

zusammen.

Man kann (unstetig) auf ganz fortsetzen durch und

.

Elliptischer Dilogarithmus

Sei eine über definierte elliptische Kurve. Mittels der Weierstraßschen ℘-Funktion lässt sie sich mittels eines Gitters parametrisieren durch

mod .

Der elliptische Dilogarithmus ist dann definiert durch

,

wobei den Bloch-Wigner-Dilogarithmus bezeichnet.

Der elliptische Dilogarithmus stimmt bis auf rationale Vielfache von mit dem Wert der L-Funktion überein.

Spezielle Werte

Klassischer Dilogarithmus

Für die folgenden Zahlen lassen sich und in geschlossener Form darstellen:

,
.

Mit dem Kürzel Φ wird hierbei die Zahl des Goldenen Schnittes ausgedrückt:

Mit der sechsten Einheitswurzel und der Gieseking-Konstante hat man außerdem

.

Bloch-Wigner-Dilogarithmus

Werte des Bloch-Wigner-Dilogarithmus können bisher nur numerisch berechnet werden und man kennt nur wenige algebraische Relationen zwischen Werten des Bloch-Wigner-Dilogarithmus. Eine Vermutung von John Milnor besagt für :

die Zahlen für und sind linear unabhängig über .

Rogers-Dilogarithmus

Es gibt zahlreiche algebraische Identitäten zwischen Werten von in rationalen oder algebraischen Argumenten. Beispiele spezieller Werte sind

.

Mit der sechsten Einheitswurzel und der Gieseking-Konstante hat man

Basler Problem

Der Beweis des Wertes vom Dilogarithmus von Eins wird im sogenannten Basler Problem behandelt. Dieser Beweis kann auf folgende Weise absolviert werden:

Folgende Funktion hat folgende Ableitung:

Deswegen gilt folgendes Integral:

Der Satz von Fubini liefert diesen Zusammenhang:

Durch Gleichsetzung der beiden zuletzt genannten Formeln erhält man jenes Resultat:

Aufgelöst entsteht der genannte Wert:

Exakt dieser Wert ist somit auch die unendliche Summe der Kehrwerte der Quadratzahlen:

Diese Tatsache geht direkt aus der Maclaurinschen Reihe vom Dilogarithmus hervor.

Funktionalgleichungen

Klassischer Dilogarithmus

Der klassische Dilogarithmus genügt zahlreichen Funktionalgleichungen, zum Beispiel

. Daraus folgt ebenso: .

Bloch-Wigner-Dilogarithmus

Der Bloch-Wigner-Dilogarithmus genügt den Identitäten

und der 5-Term-Relation

.

Rogers-Dilogarithmus

Der Rogers-Dilogarithmus erfüllt die Beziehung

und Abels Funktionalgleichung

.

Für hat man

und die 5-Term-Relation

,

insbesondere ist eine wohldefinierte Funktion auf der Bloch-Gruppe.

Integration von Funktionen

Produkten von Logarithmusfunktionen und Kehrwertfunktionen

Folgende Gleichung gilt für den Fall :

Beispiel:

Folgende Gleichung gilt für den Fall :

Beispiel:

Produkte aus Areafunktionen und algebraischen Funktionen

Weitere Funktionen lassen sich mit dem Dilogarithmus integrieren:

Areatangens-Hyperbolicus-Funktionen:

Areasinus-Hyperbolicus-Funktionen:

Deswegen gilt:
Daraus folgt:

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. K2 and L-functions of elliptic curves
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